Uzlabota izturība rūpnieciskiem lietojumiem
Cirkonija rūdīts alumīnija oksīds (ZTA) keramikas komponenti apvieno alumīnija oksīda cietību un izturību ar cirkonija oksīda izcilo izturību pret lūzumiem, lai nodrošinātu veiktspēju un ilgmūžību rūpnieciskiem lietojumiem.
Sprieguma izraisīta smalku tetragonālu cirkonija daļiņu transformācija, kas iestrādāta alumīnija oksīda matricā, rada ZTA materiālus ar izcilu izturību un stingrību, piemērots lietošanai dažādās skarbās vidēs.
Stingrība
ZTA materiāli apvieno alumīnija oksīda cietību ar cirkonija stingrību, lai nodrošinātu nepārspējamu izturību pret nodilumu un nodilumu. Šis efekts ir iespējams, izmantojot stresa izraisītu transformāciju nostiprināšanu: kad ir stress, cirkonija daļiņas pāriet no metastabilās tetragonālās fāzes uz stabilu monoklīnisku formu; tilpuma palielināšanās, ko izraisa šīs strukturālās izmaiņas, palīdz aizvērt visas plaisas alumīnija oksīda matricā un ievērojami palielina izturību.
ZTA satur cirkonija trombocītus, kas saķepināšanas laikā veidojas alumīnija oksīda matricā, uzlabojot lūzumu stingrību un izturību, vienlaikus palielinot izturību pret lūzumiem, radot materiālu ar lielāku lieces izturību nekā Y-TZP un līdz pat divreiz lielāku cikliskā noguruma izturību. Šī alumīnija oksīda izturības kombinācija kopā ar cirkonija oksīda izturību padara ZTA par lielisku materiālu izvēli rūpnieciskiem lietojumiem, kuriem nepieciešama izturība pret bojājumiem.
Izturība
Cirkonija rūdīts alumīnija oksīds (ZTA) lepojas ar izcilu lieces un spiedes izturību, ar zemu termisko izplešanos, kas līdzvērtīga alumīnija oksīdam, un izcilām nodilumizturības īpašībām.
Ar cirkonija oksīdu rūdīts alumīnija oksīds tiek izveidots, pievienojot tetragonālus cirkonija oksīda graudus, izmantojot stresa izraisītu transformāciju cietā alumīnija oksīda matricā, iekļaujot tos savā struktūrā, vienlaikus ierobežojot to pārveidi vietējās teritorijās, nevis izplatoties visā.
Šis mehānisms padara alumīnija oksīda-cirkonija oksīda kompozītmateriālus daudz izturīgākus par monolīto cirkonija oksīdu, jo tie ir izturīgi pret ūdens absorbciju ķīmiskās absorbcijas rezultātā.; monolītais cirkonija oksīds var absorbēt polārās ūdens molekulas, kas izraisa zemas temperatūras degradāciju un galu galā sadalīšanos pēc ilgstošas lietošanas.
ZTA, no otras puses, ir īpaši izstrādāts, lai atvieglotu šo tetragonālu pārveidi monoklīnikā, izmantojot struktūras iezīmes un ķīmiskās piedevas. CeramTec tirgo Biolox Delta ZTA kā piemēru; šis preparāts satur itriju un stroncija aluminātu, lai atvieglotu rūdīšanas mehānismus cirkonija oksīda fāzē, un tādējādi tam ir mazāks zemas temperatūras noārdīšanās risks, vienlaikus izturot augstas temperatūras vidi..
Izturība pret koroziju
ZTA keramika piedāvā izcilu izturību pret koroziju, salīdzinot ar alumīnija oksīda līdziniekiem, un tāpēc to var izmantot iekārtās, kas pakļautas skarbai videi.. Turklāt, ZTA var izturēt augstāku temperatūru, vienlaikus nodrošinot lielāku ķīmisko stabilitāti.
Garvie et al (1975) pierādīja, ka pievienojot 10-20% nestabilizēts cirkonija oksīds var ievērojami uzlabot stingrību salīdzinājumā ar alumīnija oksīdu, izmantojot transformācijas rūdīšanu. Šis process notiek, kad smalki izkliedētas tetragonālas metastabilas nogulsnes stresa ietekmē pārvēršas par monoklīnisku cirkoniju, izraisot tilpuma palielināšanos, kas saspiež plaisas un palēnina vai aptur to izplatīšanos..
Šis mehānisms atgādina deformācijas izraisītu spriegumu mehānismu; tomēr, lai izraisītu fāzes izmaiņas, sprieguma laukam jābūt pietiekami lielam; plaisām ZTA paraugos šī enerģija rodas no lieces spriegumiem lūzuma vietās.
Karstumizturība
Cirkonija rūdīts alumīnija oksīds lepojas ar īpaši augstu kušanas temperatūru un izturību pret koroziju, padarot to par ideālu materiālu iekārtām, kas bieži pakļautas augstām temperatūrām. Turklāt, šim variantam ir lielāka berzes pretestība nekā standarta alumīnija oksīdam, palīdzot samazināt aprīkojuma nodilumu, kas pakļauts augstākam kinētiskās enerģijas līmenim.
ZTA keramika tiek radīta, stresa izraisītas tetragonālās cirkonija daļiņas pārveidojot alumīnija oksīda matricā, radot tajos spiedes spriegumus, kas novērš plaisu izplatīšanos, palielinot gan izturību, gan stingrību, vienlaikus nodrošinot termiskā trieciena izturību bez lūzumiem vai plaisāšanas. Viņiem ir lieliska termiskā trieciena izturība; iztur straujas temperatūras izmaiņas bez lūzuma vai plaisāšanas spriedzes ietekmē.
Ar cirkonija oksīdu rūdītajam alumīnija oksīdam ir daudz pielietojumu vairākās nozarēs, pateicoties tā plašajam īpašību kopumam. Mašīnbūve to izmanto sūkņu komponentiem un blīvēm; pusvadītāju apstrādē to izmanto tā termiskās stabilitātes un izturības dēļ; aviācija, automobiļu un enerģētikas rūpniecība to izmanto kā dzinēja daļas, jo tā ir izturīga pret koroziju un skarbām ķīmiskām vielām; tas pat var izturēt lielu zobu implantu lieces spēku!