Алумина зајакната со цирконија ги докажала своите супериорни механички својства во споредба со монолитната цирконија, вклучувајќи ја цврстината на фрактура и јакоста на виткање. Стабилноста на ZTA произлегува од неговата матрична фаза која ја штити и ограничува трансформацијата на тетрагоналните зрна цирконија, помагајќи му да ја издржи деградацијата во in-vivo хидротермални услови.
Јачина на свиткување
Со додавање на цирконија во алумина керамиката, Создадена е алумина зајакната со циркон. Овој материјал се одликува со супериорна цврстина на виткање и механичка издржливост во ситуации кога тоа го бараат, а исто така се спротивставува на хемиска корозија, како и на изложеност на телесни течности.
Алумина зацврстена со цирконија може да издржи брзи флуктуации на температурата поради нејзините честички од цирконија дисперзирани во матрицата на алумина која апсорбира топлинска енергија и создава притисок на притисок за да се спречи пукање, што го прави погоден за употреба во различни индустриски апликации како што се компоненти на печки и парни турбински мотори.
Оваа композитна керамика ги комбинира импресивните квалитети на алумина и цирконија за да обезбеди дополнителна сила и отпорност на термички шок, со супериорна цврстина, јакост на виткање, цврстина на фрактура и отпорност на абење кои надминуваат 99% чиста алумина во однос на тврдоста, цврстина и отпорност на абење.
Цврстина на фрактура
Цирконија ја подобрува цврстината на фрактура на алумина керамиката преку трансформациско зацврстување. Кога ќе се удри, метастабилна цирконија стабилизирана со итриум се трансформира во моноклинички кристални структури кои произведуваат притисок на притисок што го спречува ширењето на пукнатините.
Алумина зацврстена со цирконија е идеален материјал за создавање алати за сечење поради неговата цврстина, термичка стабилност и отпорност на триење. Понатаму, неговите супериорни механички својства значително придонесуваат за неговата издржливост и доверливост.
ZTA произведен преку гелкастинг има исклучителна комбинација на јакост на виткање, цврстина на фрактура, биокомпатибилност и отпорност на топлина/корозија што го прави погоден за операција за замена на колк. Преку процесите на гелкастирање, исто така е можно да се приспособат неговите параметри за цврстина-цврстина на фрактура и јакост на свиткување со менување на нивоата на цврсто оптоварување на кашеста маса, дебелина на мувла или параметри на температурата на синтерување за да се максимизираат резултатите.
Криви на стрес-напрегање
Материјалот од алуминиум зацврстен со циркон може да се пофали со супериорна цврстина и отпорност на абење, како и исклучителна ригидност за поднесување тешки товари без деформирање под притисок. Понатаму, може да се пофали со одлична отпорност на термички удар што му овозможува да толерира ненадејни флуктуации на температурата без да претрпи деградација.
Содржината на цирконија над одредена граница ја зголемува деградацијата на стареењето преку микропукнатини создадени за време на ладењето по синтерување кои делуваат како преференцијални патишта за продирање на вода во керамичкиот материјал, што доведува до формирање на микропукнатини при ладењето кои делуваат како преференцијални патеки за негово влегување и ширење во него. Спротивно на тоа, кога под овој праг, честичките на цирконија се подложени на трансформација предизвикана од стрес од тетрагонална фаза во моноклинична фаза што ја намалува деградацијата на стареењето.
Јачина на истегнување
Алумина зацврстена со цирконија е тврд и издржлив материјал со одлична отпорност на абење и својства на термичка стабилност, што го прави погоден за компоненти кои бараат ладење. Дополнително, термички стабилните површини како оваа обезбедуваат термичка контрола, како и отпорност на триење што ги прави идеален избор на материјал.
Под стрес, ZTA се подложува на фазна трансформација од тетрагонална во моноклинична што го спречува ширењето на пукнатините и ја зголемува цврстината на фрактура, но некои студии покажуваат дека зголемувањето на нестабилизираната цирконија доведува до намалена цврстина на истегнување.
ZTA керамиката обично содржи 10%-20% цирконија, што овозможува да се прилагоди специјално за секоја апликација. ZTA е биокомпатибилен, отпорен на температура, отпорен на корозија, доволно цврсти за да издржат притисок, ефикасна алтернатива на чиста цирконска керамика и може да издржи високи температури без деградација. Производителите на заптивки на вентили најчесто го избираат поради неговата отпорност на корозија и способности за задржување притисок – сите квалитети идеални за примена на заптивки на вентили.
Јачина на влијание
Алумина зајакната со цирконија е многу отпорна на корозија и поседува исклучителна механичка сила, што ги прави погодни за апликации кои бараат цврстина и цврстина истовремено. Понатаму, ZTA нуди заштеди на трошоците во однос на чистата цирконска керамика.
Комбинирањето на алумина и цирконија создава керамика со поголема цврстина на виткање, цврстина на фрактура, и отпорност на абење од чиста алумина. Може да издржи поголеми оптоварувања и удари и често се користи како надградба во однос на стандардната алумина во дизајни кои бараат дополнителни функции.
Зацврстувањето на трансформацијата е причина за оваа зголемена сила; под стресни услови, цирконските честички се менуваат од тетрагонална во моноклинична форма и се шират, компресирање на пукнатини во алуминиумска матрица и на тој начин доведува до поголема јакост на виткање од YSZ (Слики 6в и г).
Отпорност на корозија
Комбинацијата од алумина и цирконија на ZTA керамиката обезбедува супериорна отпорност на корозија во споредба со чистата 99% сами материјали од алуминиум, и има супериорна цврстина, цврстина на фрактура, јакост на виткање, и цврсти својства од неговите конкуренти.
ZTA се одликува со извонредна отпорност на абење и абење и хемиска компатибилност, што го прави идеален за индустриски апликации кои бараат висока механичка издржливост. Понатаму, комбинацијата на материјали може да се пофали со одлична отпорност на термички удар што овозможува брзи температурни промени без пукање или кршење.
Честичките од цирконија додадени во матрицата на алуминиум ја зголемуваат нејзината цврстина на фрактура преку трансформациско зацврстување, ефект предизвикан од напрегање на честички од цирконија кои се менуваат од тетрагонални во моноклинички кристални структури кога се изложени на притисок на компресија, создавајќи напрегања на притисок кои го инхибираат ширењето на пукнатината и значително ја зголемуваат неговата цврстина на фрактура.
Отпорност на термички удар
Алумина зацврстена со цирконија е напредна керамика која комбинира алумина и цирконија. Да се создаде ZTA, цирконија се внесува во главната алуминиумска матрица пред синтерување за дополнителна цврстина и отпорност на термички удар во однос на традиционалната алуминиумска керамика; Покрај тоа, може да се пофали со поголема цврстина, јакост на виткање, и густина од неговиот пандан.
Механизмот за зацврстување ZTA вклучува фазна трансформација предизвикана од стрес од тетрагонални во моноклинички кристални структури на честички цирконија, зголемување на цврстината на фрактура додека го штити од термички удар и механичко абразија. Алумина зајакната со цирконија е високо биокомпатибилна и не кородира брзо, што го прави идеален за заптивки на вентили. Понатаму, неговата висока цврстина на виткање му овозможува ефикасно да го издржи телесниот притисок.