Cirkonija rūdīts alumīnija oksīds ir pierādījis savas izcilās mehāniskās īpašības salīdzinājumā ar monolītu cirkoniju, ieskaitot izturību pret lūzumiem un lieces izturību. ZTA stabilitāte izriet no tās matricas fāzes, kas aizsargā un ierobežo tetragonālo cirkonija graudu transformāciju, palīdzot tai izturēt degradāciju in vivo hidrotermālos apstākļos.
Fleksālais spēks
Alumīnija oksīda keramikai pievienojot cirkoniju, tiek izveidots cirkonija rūdīts alumīnija oksīds. Šim materiālam ir izcila lieces izturība un mehāniskā izturība situācijās, kad tas ir nepieciešams, un arī iztur ķīmisko koroziju, kā arī ķermeņa šķidrumu iedarbību.
Cirkonija oksīda rūdīts alumīnija oksīds var izturēt straujas temperatūras svārstības, jo tā cirkonija daļiņas ir izkliedētas alumīnija oksīda matricā, absorbējot siltumenerģiju un radot spiedes spriegumus, lai novērstu plaisāšanu, padarot to piemērotu lietošanai dažādos rūpnieciskos lietojumos, piemēram, krāsns komponentos un tvaika turbīnu dzinējos.
Šī kompozītmateriāla keramika apvieno iespaidīgās alumīnija oksīda un cirkonija oksīda īpašības, lai nodrošinātu papildu izturību un termisko triecienu izturību, ar izcilu cietību, lieces spēks, izturība pret lūzumiem un nodilumizturība, kas pārsniedz 99% tīrs alumīnija oksīds cietības ziņā, stingrība un nodilumizturība.
Stingrība lūzumam
Cirkonijs uzlabo alumīnija oksīda keramikas izturību pret lūzumiem, izmantojot transformācijas rūdīšanu. Kad sit, metastabils itrija stabilizēts cirkonijs pārvēršas monoklīniskās kristāla struktūrās, kas rada spiedes spriegumu, kas novērš plaisu izplatīšanos.
Cirkonija rūdīts alumīnija oksīds ir ideāls materiāls griezējinstrumentu izveidošanai, pateicoties tā cietībai, termiskā stabilitāte un izturība pret berzi. Turklāt, tā izcilās mehāniskās īpašības ievērojami palielina tā izturību un uzticamību.
ZTA, kas ražota, izmantojot želeju, ir izcila lieces izturības kombinācija, lūzuma stingrība, bioloģiskā saderība un izturība pret karstumu/koroziju, kas padara to piemērotu gūžas locītavas protezēšanas operācijām. Izmantojot želejas procesus, ir iespējams arī pielāgot tā cietības, lūzuma stingrības un lieces stiprības parametrus, mainot vircas cietās slodzes līmeņus, pelējuma biezuma vai saķepināšanas temperatūras parametri, lai maksimāli palielinātu rezultātus.
Stresa un deformācijas līknes
Cirkonija rūdīts alumīnija oksīda materiāls lepojas ar izcilu izturību un nodilumizturību, kā arī izcila stingrība lielas slodzes atbalstīšanai, nedeformējoties zem spiediena. Turklāt, tai ir lieliska termiskā triecienizturība, kas ļauj izturēt pēkšņas temperatūras svārstības bez degradācijas.
Cirkonija dioksīda saturs, kas pārsniedz noteiktu robežu, palielina novecošanās degradāciju, pateicoties mikroplaisām, kas rodas dzesēšanas laikā pēc saķepināšanas, kas darbojas kā īpaši ceļi ūdens iekļūšanai keramikas materiālā., izraisot mikroplaisu veidošanos dzesēšanas laikā, kas darbojas kā priekšroka tās iekļūšanai un izplatībai tajā. Un otrādi, ja zem šī sliekšņa cirkonija daļiņas tiek pakļautas stresa izraisītai transformācijai no tetragonālās fāzes monoklīniskajā fāzē, kas samazina novecošanās degradāciju.
Stiepes izturība
Cirkonija rūdīts alumīnija oksīds ir ciets un izturīgs materiāls ar izcilām nodilumizturības un termiskās stabilitātes īpašībām, padarot to piemērotu komponentiem, kam nepieciešama dzesēšana. Turklāt, Šādas termiski stabilas virsmas nodrošina siltuma kontroli, kā arī berzes pretestību, padarot tās par ideālu materiāla izvēli.
Stresa apstākļos, ZTA tiek pakļauta fāzes transformācijai no tetragonālas uz monoklīnisku, kas novērš plaisu izplatīšanos un palielina izturību pret lūzumiem, bet daži pētījumi liecina, ka nestabilizētā cirkonija oksīda palielināšana samazina stiepes izturību.
ZTA keramika parasti satur 10%-20% cirkonija oksīds, kas ļauj to īpaši pielāgot katrai lietojumprogrammai. ZTA ir bioloģiski saderīga, izturīgs pret temperatūru, izturīgs pret koroziju, pietiekami izturīgs, lai izturētu spiedienu, rentabla alternatīva tīrai cirkonija keramikai un var izturēt augstu temperatūru bez degradācijas. Vārstu blīvējumu ražotāji parasti to izvēlas, ņemot vērā tā izturību pret koroziju un spiediena noturības iespējām – visas īpašības ir ideāli piemērotas vārstu blīvējuma lietojumiem.
Trieciena stiprums
Cirkonija rūdīts alumīnija oksīds ir ļoti izturīgs pret koroziju un tam piemīt izcila mehāniskā izturība, padarot tos piemērotus lietojumiem, kuriem vienlaikus nepieciešama cietība un stingrība. Turklāt, ZTA piedāvā izmaksu ietaupījumus salīdzinājumā ar tīru cirkonija keramiku.
Apvienojot alumīnija oksīdu un cirkoniju, tiek iegūta keramika ar lielāku lieces izturību, lūzuma stingrība, un nodilumizturība nekā tīrs alumīnija oksīds. Tas var izturēt lielākas slodzes un triecienus, un to bieži izmanto kā standarta alumīnija oksīda uzlabojumu konstrukcijās, kurām nepieciešamas papildu funkcijas.
Transformācijas rūdīšana nodrošina šo palielināto spēku; stresa apstākļos, cirkonija daļiņas mainās no tetragonālas uz monoklinisku formu un izplešas, saspiežot plaisas alumīnija oksīda matricā un tādējādi nodrošinot lielāku lieces izturību nekā YSZ (6c un d attēls).
Izturība pret koroziju
ZTA keramikas alumīnija oksīda un cirkonija oksīda kombinācija nodrošina izcilu izturību pret koroziju salīdzinājumā ar tīru 99% tikai alumīnija oksīda materiāli, un tam ir augstāka cietība, lūzuma stingrība, lieces spēks, un cietības īpašības nekā tā konkurentiem.
ZTA ir izcila nodilumizturība un nodilumizturība un ķīmiskā savietojamība, padarot to ideāli piemērotu rūpnieciskiem lietojumiem, kam nepieciešama augsta mehāniskā izturība. Turklāt, Materiālu kombinācijai ir lieliska termiskā triecienizturība, kas nodrošina straujas temperatūras izmaiņas, neplaisājot vai nesalaužot.
Cirkonija daļiņas, kas pievienotas alumīnija oksīda matricai, palielina tās izturību pret lūzumiem, izmantojot transformācijas rūdīšanu, efekts, ko izraisa saspiešanas cirkonija oksīda daļiņas, kuras mainās no tetragonālām uz monokliniskām kristāliskām struktūrām, ja tiek pakļautas saspiešanas spriegumam, radot spiedes spriegumus, kas kavē plaisu izplatīšanos un ievērojami palielina to izturību pret lūzumiem.
Termiskā triecienizturība
ar cirkoniju rūdīts alumīnija oksīds ir uzlabota keramika, kas apvieno alumīnija oksīdu un cirkoniju. Lai izveidotu ZTA, cirkonija oksīds tiek ievadīts galvenajā alumīnija oksīda matricā pirms saķepināšanas, lai palielinātu izturību un termisko triecienizturību salīdzinājumā ar tradicionālo alumīnija oksīda keramiku; turklāt tam ir augstāka cietība, lieces spēks, un blīvums nekā tā ekvivalents.
ZTA rūdīšanas mehānisms ietver stresa izraisītu fāzes transformāciju no tetragonālas uz monoklīniskām cirkonija daļiņu kristāliskām struktūrām, palielina izturību pret lūzumiem, vienlaikus aizsargājot to no termiskā trieciena un mehāniskās nobrāzuma. Cirkonija rūdīts alumīnija oksīds ir ļoti bioloģiski saderīgs un ātri nerūsē, padarot to ideāli piemērotu vārstu blīvēm. Turklāt, tā augstā lieces izturība ļauj tai efektīvi izturēt ķermeņa spiedienu.