Неспоредлива цврстина со цирконија зајакната алумина (ZTA) Керамика

Цирконија зацврстена Алумина (ZTA) керамиката може да се пофали со неспоредлива цврстина. Тие можат да се пофалат со супериорна отпорност на абење, хемиска инертност и ниско триење за извршување без напор во секојдневните задачи – да не зборуваме за поголема цврстина и крутост од металите.

ZTA вклучува метастабилни тетрагонални цирконски поликристални агломерати во алуминиумска матрица кои се подложени на фазна трансформација предизвикана од стрес во моноклинична форма под стрес, со што се дисперзира напрегањето на смолкнување и се запира ширењето на пукнатините, попознато како зацврстување на трансформацијата.

Отпорен на корозија

ZTA нуди супериорна хемиска отпорност во споредба со чистата алумина и може да издржи екстремни температури без деградација, што го прави идеален избор на материјал за индустриски апликации во тешки средини и услови.

Цврстината на ZTA е подобрена со честички од цирконија кои растураат и апсорбираат енергија, помагајќи да се спречи пукање. Кога се допингува со итриум оксид, цирконија се менува од метастабилна тетрагонална фаза во моноклинична за време на стрес за да создаде притисок на притисок што ја зголемува цврстината на фрактура.

Керамиката базирана на цирконија, како што е ZTA, содржи честички од алумина за да се спротивстави на термички шок. Ова му овозможува да издржи брзи температурни промени без пукање или неуспех при апликации со високи перформанси како брусење и сечење; неговото ниско линеарно и торзионо проширување обезбедува извонредни носивости и перформанси. ЗТА се пофали 2-3 пати посилна цврстина на истегнување во споредба со чиста алумина, додека има ниски коефициенти на линеарно/торзионо проширување за исклучителни носивост и способности за изведба.

Висока вкочанетост

ZTA ја комбинира силата и издржливоста на алумина со цирконско зацврстување за исклучителен материјал за тешки апликации. Оваа комбинација нуди неспоредлива сила, цврстина на фрактура, својства на еластичност и цврстина во едно пакување.

Клаусен откриен во 1976 дека додавањето нестабилизирана цирконија на алумина значително ја зголемува нејзината цврстина на фрактура, поради тетрагонално-моноклинична трансформација на дисперзирани фини тетрагонални преципитати дисперзирани во неговата матрица. Таквите метастабилни преципитати се ограничени од промена додека не се ослободат со приближување на фронтот на пукнатината или друг извор на ослободување од нивното ограничување, како на пример со топење.

Топло цедено 10mol% цирконија стабилизирана со итриа (10YSZ), засилен или со честички или со тромбоцити кои содржат од 0 до 30 wt% содржина на алумина беа подложени на ригорозна јачина, тестови за цврстина на фрактура и бавен раст на пукнатини на 1000C во воздух. Резултатите покажаа дека максималната јакост на свиткување и цврстина на фрактура за тромбоцитните композити се постигнати со оваа содржина на составот.

Висока цврстина на истегнување

Цирконската керамика нуди извонредна комбинација на цврстина, отпорност, и разновидност која далеку ја надминува традиционалната техничка керамика. Формулациите на цирконија како ZTA обезбедуваат решенија за најтешките апликации на денешницата, почнувајќи од воздушни компоненти кои траат во сурови средини до биомедицински импланти од следната генерација дизајнирани за долговечност – обезбедување сигурни решенија за најитните потреби на денешницата.

ZTA се издвојува меѓу другите материјали поради својата супериорна цврстина на виткање, цврстина на фрактура и отпорност на ширење на пукнатините поради неговата метастабилна тетрагонална фаза. Оваа трансформација во моноклинична цирконија при ниска температура ја компресира зоната пред фронтот на пукнатината за да го запре понатамошниот раст.

Иттриа делумно ја стабилизираше цирконија (Y-TZP) и Цериум делумно стабилизирана цирконија (Што-ТЗП) покажуваат исклучителни карактеристики на цврстина слични на ZTA поради задржување на тетрагоналната фаза со одржување на итриа или цериум на пониски температури, овозможувајќи трансформација на податлив температурен опсег и покажувајќи помало оштетување на површината за време на тестовите за циклично оптоварување од колегите од Алумина.

Ниско триење

Цирконија е една од најтешките достапни инженерски керамика и нејзините својства на ниско триење помагаат да се зголеми отпорноста на абење додека се намалуваат барањата за подмачкување.

ZTA керамиката содржи алумина за максимална цврстина. Ова им овозможува на метастабилните тетрагонални цирконски честички стабилизирани со итриа во алуминиумска матрица да останат непроменети, остануваат кристализирани врз основа на испреплетена мрежа од зрна.

Контролираниот состав и условите за обработка обезбедуваат спонтана тетрагонална во моноклинична трансформација да не се случи при ладењето од температурата на синтерување, придонесувајќи за способност за повеќе удари при тестирање на цврстина на фрактура. Понатаму, висока хомогеност кај композитите од алумина-цирконија со мали димензии на зрнца резултира со помала енергија на пукнатини што пак се претвора во пократки должини на пукнатини за време на тестовите за вдлабнување на дијаманти.

Висока термичка експанзија

Врзувачката сила на матрицата на Алумина ѝ овозможува да спречи тетрагоналните цирконски честички да преминат во моноклинична цирконија при ладењето, со што се прави 10 крт % Композитите од цирконија-алумина стабилизирани со итриа се стабилни и без пукнатини.

Додавањето на цериум во цирконија овозможува тој делумно да се стабилизира (Што-ТЗП). Ce-TZP ја одржува својата тетрагонална фаза на собна температура и значително ја зголемува цврстината, цврстина на фрактура и цврстина на виткање во споредба со традиционалните стоматолошки керамички материјали.

Композити од цирконски зацврстен алуминиум кои вклучуваат Ce-TZP, цирконија стабилизирана со итриа (Y-TZP), или цирконија стабилизирана со магнезија (Mg-PSZ) покажуваат исклучителна цврстина што ја надминува онаа на алумина и монолитен цирконски, правејќи го ZTA совршен кандидат за тешки апликации како медицински импланти, воздушни компоненти и индустриски машини. ZTA, исто така, може да се пофали со многу својства на хемиска отпорност кои го штитат од киселини, раствори на сол, стопени соли алкалии како и високи температури.