Цирконија зацврстена Алумина – Зголемена сила за индустриска извонредност

Цирконија зацврстена Алумина (ZTA) е исклучителна керамика, се одликува со висока цврстина и отпорност на фрактура поради честичките од цирконија стабилизирани со итриа, дисперзирани низ матрица од алуминиум.

Овој материјал може да издржи брзи температурни промени без пукање или кршење, отпорен на хемиска корозија и нуди одлична отпорност на термички шок.

Одлична отпорност на корозија

ZTA керамиката нуди идеална рамнотежа помеѓу силата и вредноста, се посилни од производите од алумина, но помалку скапи од чистиот цирконски. Нивните механички својства – цврстина на фрактура, јакост на свиткување и цврстина како и отпорност на термички удари – направете ги погодни за изработка на индустриски алатки како тркала за сечење.

ZTA ги постигнува своите супериорни својства поради додавањето на цирконија стабилизирана со итриа (YSZ) честички во алумина матрица. Кога рамномерно се распрснуваат низ, YSZ помага да се оптимизираат цврстината и цврстината на кршење и цврстината на истегнување на двата елементи што резултира со исклучителна отпорност на абење, хемиска инертност на собна температура и својства на жешка цврстина/јака на занес за исклучителен керамички материјал.

ZTA производи’ механичките својства во голема мера зависат од нивните начини на обработка за производство на прашок, вклучувајќи термички третмани, методи на калцинација, техники на сушење и процеси на синтерување како и приспособено обликување со адитиви додадени за време на производството. Сите овие фактори имаат непосреден ефект врз нивната сила, својства на еластичност и цврстина.

Одлична отпорност на термички удар

ZTA керамиката нуди одлична отпорност на термички шок, што ги прави одличен избор за воздушни апликации кои бараат високи нивоа на сила, цврстина, и хемиска инертност. Кога рамномерно се дисперзира во матрицата на алуминиум, YSZ може да се оптимизира. Една таква керамика со циркониум-алумина, зацврстена со трансформација што ја нудиме е BIOLOX делта која може да се најде и се користи за носечки компоненти на ортопед, како замена на колк.

Трансформацијата индуцирана од стрес од метастабилна тетрагонална во моноклинична структура на YSZ произведува волуменска експанзија и напрегање на смолкнување што го спречува ширењето на пукнатината, зголемување на цврстината на фрактура, а истовремено подобрување на јакоста на виткање. Изведбата на таква керамика зајакната со трансформација на алуминиум-YSZ зависи од условите на обработка, како и од нејзината стехиометрија на составните оксиди во процесот на синтерување.

Лошо контролираните услови на синтерување може да резултираат со мала цврстина на виткање и слаба хомогеност на матрицата на алуминиум-YSZ, потенцијално поради заробување воздух или агломерација на честички. Со додавање на адитиви како што се итриа или магнезиум оксиди, може да се намали температурата на тетрагоналната во моноклинична трансформација и да се подобрат својствата на синтерување на цирконијата.

Одлична отпорност на абење

ZTA не само што се истакнува во однос на отпорност на термички шок и отпорност на корозија, но исто така е многу отпорен на абење поради механизмот за обвивка на тетрагонално-монклиничната трансформација на фазата. Понатаму, in vitro студиите открија дека компонентите на ZTA се помалку склони кон хидротермална деградација – нешто од големо значење во керамиката на феморалната глава и чашката за замена на колк (како што е делта BIOLOX произведена од CeramTec).

Симулираните тестови на абење извршени на компонентите ZTA изработени од композитни материјали од алумина-цирконија дадоа импресивни резултати во однос на отпорноста на абење, цврстина и цврстина на виткање. Примероците ZTA изложени на повеќе циклуси во симулаторот на колкот покажаа минимална деградација со значително помала грубост на површината од монолитни цирконски компоненти.

Компонентите на ZTA се покажаа погодни за тешки апликации во автомобилското производство (топло и ладно обликување алатки, ролери за затворање лименки и капштани); енергетската индустрија (лежишта, вметнувања на отвори и пронаоѓачи на вител); преработка на храна (хомогенизирачки делови на пумпата); и енергетската индустрија. Нивните механички својства зависат од многу променливи: начини на подготовка што се користат за подготовка на прашоци; методи на сушење употребени за време на калцинирањето; техники за обликување усвоени за време на техниките на синтерување; скроено обликување; додадени адитиви и дистрибуција на големината на честичките меѓу другите.

Одлична сила

ZTA керамиката користи трансформација предизвикана од стрес за да интегрира цирконија во алуминиумска матрица, зголемување на силата и издржливоста со текот на времето. Ова го прави ZTA одлично керамичко решение за индустриски апликации кои бараат цврстина, висока отпорност на корозија, толеранција на термички шок и толеранција на термички шок.

Под оптоварување, тетрагоналните метастабилни талози во кубната алумина подлежат на нагло трансформирање во моноклинични честички што ја зголемуваат неговата цврстина на фрактура со создавање на компресивни површински слоеви кои се прилепуваат на пукнатините во неговата матрица.

Зацврстувањето на трансформацијата е феномен познат како зацврстување на фрактура, при што зголемената цврстина на фрактура на алумина резултира со пократка должина на пукнатината, помалку затапување на пукнатини, и подобрени интеракции со веќе постоечки микропукнатини. Ова овозможува комбинации на тврдо-тврдо и тешко-на-меко лежиште кои се користат во модерната медицинска керамика како што е замена на колк. Понатаму, Иттриум стабилизираните цирконски импланти познати како y-TZP обезбедуваат заштита од абење со текот на времето.