Напредна цврстина за индустриски апликации

Цирконија зацврстена Алумина (ZTA) керамичките компоненти ја комбинираат цврстината и цврстината на алумина со врвната цврстина на фрактура на цирконија за да обезбедат перформанси и долговечност за индустриски апликации.

Трансформацијата предизвикана од стрес на фини тетрагонални цирконски честички вградени во алуминиумска матрица доведува до ZTA материјали со супериорна цврстина и цврстина, погоден за употреба во различни сурови средини.

Цврстина

ZTA материјалите ја комбинираат цврстината на алумина со цврстината на цирконија за неспоредлива отпорност на абење и абење. Овој ефект е овозможен преку зацврстување на трансформацијата предизвикана од стрес: кога е под стрес, цирконските честички преминуваат од нивната метастабилна тетрагонална фаза во стабилна моноклиничка форма; проширувањето на волуменот предизвикано од оваа структурна промена помага да се затворат сите пукнатини во матрицата на алуминиум и значително да се зголеми цврстината.

ZTA содржи циркониски тромбоцити кои се јадрени во алуминиумска матрица за време на синтерување, подобрување на цврстината и цврстината при фрактура додека ја зголемува цврстината на фрактура, создавајќи материјал со поголема јакост на свиткување од Y-TZP и до двојно поголема јачина на цикличниот замор. Оваа комбинација на цврстина од алумина во комбинација со јачина на цирконија го прави ZTA одличен избор на материјал за индустриски апликации кои бараат отпорност на оштетување.

Трајност

Цирконија зацврстена Алумина (ZTA) може да се пофали со извонредни јакости на виткање и на притисок, со мала термичка експанзија еквивалентна на онаа на алумина и извонредни својства на отпорност на абење.

Алумина зајакната со цирконија се создава со додавање тетрагонални зрна цирконија преку трансформација предизвикана од стрес во матрица од тврда алумина, вградувајќи ги во својата структура, истовремено ограничувајќи ја нивната трансформација во локални области, наместо да се шират насекаде.

Овој механизам ги прави композитите од алумина-цирконија многу поиздржливи од монолитните циркони поради нивната отпорност на апсорпција на вода преку хемисорпција; Монолитната цирконија може да апсорбира поларни молекули на вода што доведува до деградација на ниска температура и евентуално распаѓање по долготрајна употреба.

ZTA, од друга страна, е специјално дизајниран за да ја олесни оваа тетрагонална во моноклинична трансформација преку структурни карактеристики и хемиски адитиви. CeramTec го продава Biolox Delta ZTA како пример; оваа формулација содржи итриа и стронциум алуминат за да ги олесни механизмите за зацврстување во фазата на цирконија и, следствено, има помал ризик од деградација на ниски температури додека издржува средини со висока температура.

Отпорност на корозија

ZTA керамиката нуди супериорна отпорност на корозија во однос на нивните колеги од алумина и затоа може да се користи во опрема што е подложна на сурови средини. Понатаму, ZTA може да издржи повисоки температури додека нуди поголема хемиска стабилност.

Гарви и сор (1975) покажа дека додавањето 10-20% нестабилизирана цирконија може во голема мера да ја подобри цврстината во споредба со алумина, преку зацврстување на трансформацијата. Овој процес се јавува кога ситно дисперзираните тетрагонални метастабилни талози се менуваат во моноклинична цирконија под стрес, предизвикувајќи проширување на волуменот што ги компресира пукнатините и го забавува или запира нивното размножување.

Овој механизам наликува на напрегањата предизвикани од деформација; сепак, за да се предизвикаат фазни промени, полето на стрес мора да биде доволно големо; за пукнатини во примероците ZTA оваа енергија доаѓа од напрегањата на свиткување на местата на фрактура.

Отпорност на топлина

Цирконија зацврстена Алумина може да се пофали со исклучително висока точка на топење и отпорност на корозија, што го прави идеален материјал за опрема која често е изложена на високи температури. Понатаму, оваа варијанта има поголема отпорност на триење од стандардната алумина, помагајќи да се намали абењето на опремата изложена на повисоки нивоа на кинетичка енергија.

ZTA керамиката се создава преку трансформација на тетрагонални циркониски честички предизвикани од стрес во матрица од алуминиум, создавање на напрегања на притисок во нив што го спречуваат ширењето на пукнатините, зголемувајќи ја и цврстината и цврстината притоа обезбедувајќи отпорност на термички шок без фрактура или пукање. Тие можат да се пофалат со одлична отпорност на термички шок; отпорен на брзи промени на температурата без фрактура или пукање под стрес.

Алумина зацврстена со цирконија има многу намени во повеќе индустрии поради нејзиниот огромен сет на својства. Машинското инженерство го користи за компоненти на пумпата и заптивки; Полупроводничката обработка го користи поради неговата термичка стабилност и сила; воздушната, автомобилската и електроенергетската индустрија го користат како делови за моторот поради неговата отпорност против корозија и груби хемикалии; може да издржи дури и високи јакости на виткање за забни импланти!