Цирконија зајакната алумина за напредни апликации

ZTA е композитен материјал од алумина-цирконија, се одликува со супериорна сила и цврстина. Произведено преку трансформација предизвикана од стрес на фини тетрагонални цирконски честички во матрица од алуминиум.

Циркониската керамика се извонредни технички материјали, може да се пофали со одлична цврстина, термичка стабилност, отпорност на абење и работни средини каде што многу други керамики не можат да работат. Металите и пластиката едноставно не можат да се споредат. Понатаму, циркониската керамика, исто така, покажува извонредна цврстина за изработка на алати.

Сила

ZTA се издвојува меѓу керамичките материјали со својата исклучителна цврстина и цврстина, отпорност на абење, хемиска инертност, низок коефициент на триење, висок сооднос цврстина/вкочанетост и релативно низок коефициент на термичка експанзија во споредба со повеќето други – што го прави идеален материјал за апликации како што се алатки за сечење. Понатаму, неговата биокомпатибилност исто така ја прави ZTA атрактивен избор на материјал.

ZTA се дефинира со неговата високо униформа дистрибуција на тетрагонални цирконски честички во матрицата на алуминиум. Ова се постигнува со користење на софистицирани техники на мешање, како што се топчесто мелење и мелење со висока енергетска атриција; штом ќе се измешаат, прашокот може да се формира во нивната наменета компонента со суво пресување, изостатско пресување, техники на обликување со инјектирање или истиснување.

Цирконија дисперзиран низ алуминиумската матрица ја подобрува цврстината на фрактурата со апсорпција и растурање на енергијата на пукнатините, познат како трансформациско зацврстување. Цирконија, исто така, придонесува за отпорност на абење со производство на напрегања на притисок кои го спречуваат ширењето на пукнатините – познат како самоострување – правејќи го ZTA одличен избор на материјал за мелење тркала.

Цврстина

Цирконија зацврстена Алумина (ZTA) керамиката може да се пофали со импресивна цврстина и цврстина на фрактура, што ги прави совршени за употреба во низа апликации и средини. Оваа извонредна еластичност потекнува од фазна трансформација на фино предизвикана од стрес, рамномерно дисперзирани тетрагонални цирконски честички дисперзирани во матрица на алуминиум; стресот индуцира фазна трансформација за да се создадат мрежи на микропукнатини од цирконија-алумина кои ја апсорбираат енергијата од ширењето на пукнатините ефикасно го одложуваат нивното ширење додека ја зголемуваат отпорноста на фрактура (Клаузен 1976).

ZTA се издвојува поради неговата извонредна отпорност на термички удар. Благодарение на неговата единствена комбинација на тетрагонално-моноклиничен фазен состав, оваа керамика може да издржи брзи промени на температурата без да пука или да се скрши, додека трансформацијата на цирконија предизвикана од стрес во неговата метастабилна тетрагонална форма генерира напрегања на притисок кои се спротивставуваат на формирањето на пукнатини во неговата алуминиумска матрица и значително ја зголемуваат цврстината, а со тоа дополнително ги зголемуваат перформансите на ZTA.

ZTA може да се пофали не само со својата силна, тетрагонално-моноклинична структура и висока цврстина на скршеници, но и низок коефициент на термичка експанзија (CTE), што го прави погоден за апликации кои бараат екстремни температури или средини каде стабилноста на димензиите е од клучно значење, како што се прецизни компоненти или електронски пакети.

ZTA се издвојува меѓу материјалите за медицински импланти поради комбинацијата на хемиска отпорност, механички својства и отпорност на корозија со помош на стрес во вода или телесни течности, што го прави главен кандидат за медицински импланти како што се ортопедски феморални глави и ацетабуларни облоги. Биоматеријалот BioLOX Delta е еден таков пример; се користи интензивно за време на ортопедски операции за двете апликации.

Отпорност на корозија

ZTA може да се пофали со супериорни својства и на алумина и на цирконија, што го прави високо отпорен и на хемиски напад и на абење, што го прави совршен за апликации кои вклучуваат средини склони кон корозија или повторувачко триење или механички стрес.

Комбинирањето на цврстината на алуминиумот со цврстината на цирконија резултира со одлични триболошки својства што овозможуваат одлична отпорност на абење кај компонентите со тешки товари и долготрајна употреба, како што се ортопедски импланти, алатки за сечење и компоненти отпорни на абење што се користат во управувањето со течности (водилки за конец, лежишта, млазници итн). Оваа комбинација е особено применлива во медицински и индустриски услови како ортопедски импланти, алатки за сечење или управување со течности (водилки за конец лежишта млазници итн).

Зголемената цврстина на фрактура на ZTA може да се припише на нејзините фино распределени честички од цирконија во неговата алуминиумска матрица. Кога пукнатините почнуваат да се шират, кога нивната енергија се зголемува и се шират понатаму, овие тетрагонални зрна цирконија се подложени на фазна трансформација за да ја апсорбираат и дисипираат како дел од механизмот за зацврстување на трансформацијата – со што се подобрува цврстината на фрактура на овој материјал.

Успехот во производството на ZTA керамика лежи во користењето прашок од цирконија и алумина со врвен квалитет без нечистотии. Синтерувањето мора да се контролира за да се избегне спонтана трансформација на циркони од тетрагонална во моноклинична за време на ладењето и да се минимизира формирањето на метастабилна моноклиничка фаза која е подложна на хемисорпција со молекули на вода што доведува до деградација на ниска температура при долготрајна употреба.; Процесот на синтерување на керамичката ZTA на Saint-Gobain ZirPro е специјално создаден за да се избегнат ваквите несакани појави. За среќа, керамиката ZTA на Saint-Gobain ZirPro е дизајнирана специјално за да спречи појава на такви феномени –

Термичка стабилност

Цирконија зацврстена Алумина (ZTA) може да издржи брзи промени на температурата без пукање или кршење, благодарение на честичките од цирконија дисперзирани во алуминиумска матрица која апсорбира топлинска енергија и создава притисок на притисок што спречува пукање и дефект. Бидејќи ZTA ја апсорбира топлинската енергија толку ефикасно, овој материјал е одличен избор за апликации кои бараат отпорност на високи температури.

Додавањето на цирконија во алуминиумската матрица може да ја зголеми цврстината на фрактура, а истовремено да ги подобри механичките својства како силата и отпорноста на абење. Зголемената цврстина на фрактура во ZTA се припишува на трансформацијата предизвикана од стрес од метастабилна тетрагонална фаза во моноклинична фаза на амбиентални температури; ефект засилен со помали големини на зрна од цирконија од оние во алумина.

Стабилизаторите често се користат за зачувување на тетрагоналната цирконија фаза во материјалите ZTA како што е Biolox Delta; сепак, слични резултати може да се постигнат без стабилизатори во однос на дистрибуција на честички и цврстина на фрактура.

Комбинацијата од алумина и цирконија создава напредна керамика која се истакнува со цврстина, цврстина на фрактура, еластичност и цврстина – карактеристики суштински за апликации кои бараат структурни перформанси и отпорност на корозија. ZTA керамиката има тенденција да се подобри 99% Алумина керамиката е исплатлива додека поефикасно ги задоволува специфичните потреби за примена; нивниот сооднос дури може да се приспособи конкретно.