alumina teguh zirkonia telah membuktikan sifat mekanikalnya yang unggul berbanding zirkonia monolitik, termasuk keliatan patah dan kekuatan lentur. Kestabilan ZTA berpunca daripada fasa matriksnya yang melindungi dan menyekat transformasi butiran zirkonia tetragon, membantunya menahan degradasi di bawah keadaan hidroterma in-vivo.
Kekuatan lentur
Dengan menambahkan zirkonia kepada seramik alumina, alumina teguh zirkonia dicipta. Bahan ini mempunyai kekuatan lentur yang unggul dan ketahanan mekanikal dalam situasi yang memerlukannya, dan juga menahan kakisan kimia serta pendedahan kepada cecair badan.
alumina yang dikeraskan zirkonia boleh menahan turun naik yang cepat dalam suhu kerana zarah zirkonianya tersebar dalam matriks alumina yang menyerap tenaga haba dan mewujudkan tegasan mampatan untuk mengelakkan keretakan, menjadikannya sesuai digunakan dalam pelbagai aplikasi industri seperti komponen relau dan enjin turbin stim.
Seramik komposit ini menggabungkan kualiti alumina dan zirkonia yang mengagumkan untuk memberikan kekuatan tambahan dan rintangan kejutan haba, dengan kekerasan unggul, kekuatan lentur, keliatan patah dan rintangan haus yang melebihi 99% alumina tulen dari segi kekerasan, keliatan dan rintangan haus.
Keliatan Patah
Zirkonia meningkatkan keliatan patah seramik alumina melalui pengukuhan transformasi. Apabila terkena, zirkonia terstabil yttrium metastabil berubah menjadi struktur kristal monoklinik yang menghasilkan tegasan mampatan yang menghalang perambatan retak.
Zirconia toughened alumina adalah bahan yang sesuai untuk mencipta alat pemotong kerana kekerasannya, kestabilan haba dan rintangan geseran. Tambahan pula, sifat mekanikalnya yang unggul menyumbang dengan ketara kepada ketahanan dan kebolehpercayaannya.
ZTA yang dihasilkan melalui penuangan gel mempunyai gabungan kekuatan lentur yang luar biasa, keliatan patah tulang, biokompatibiliti dan rintangan haba/kakisan yang menjadikannya sesuai untuk pembedahan penggantian pinggul. Melalui proses penuangan gel, ia juga mungkin untuk menyesuaikan parameter kekerasan-patahan keliatan-kekuatan lentur dengan menukar tahap pemuatan pepejal buburan, ketebalan acuan atau parameter suhu pensinteran untuk memaksimumkan hasil.
Keluk Tekanan-Tekanan
bahan alumina teguh zirkonia mempunyai kekuatan yang unggul dan rintangan haus, serta ketegaran yang luar biasa untuk menyokong beban berat tanpa berubah bentuk di bawah tekanan. Tambahan pula, ia mempunyai rintangan kejutan haba yang sangat baik membolehkannya bertolak ansur dengan turun naik mendadak dalam suhu tanpa mengalami degradasi.
Kandungan zirkonia melebihi had tertentu meningkatkan kemerosotan penuaan melalui retakan mikro yang dicipta semasa penyejukan selepas pensinteran yang bertindak sebagai laluan keutamaan untuk penembusan air ke dalam bahan seramik, membawa kepada retakan mikro terbentuk semasa penyejukan yang bertindak sebagai laluan keutamaan untuk kemasukan dan penyebaran ke dalamnya. Sebaliknya, apabila di bawah ambang ini zarah zirkonia mengalami perubahan akibat tekanan daripada fasa tetragonal kepada fasa monoklinik yang mengurangkan degradasi penuaan.
Kekuatan Tegangan
Alumina yang dikeraskan zirkonia ialah bahan keras dan tahan lama dengan rintangan haus yang sangat baik dan sifat kestabilan haba, menjadikannya sesuai untuk komponen yang memerlukan penyejukan. Selain itu, permukaan yang stabil secara haba seperti ini menyediakan kawalan haba serta rintangan geseran menjadikannya pilihan bahan yang ideal.
Dalam keadaan tertekan, ZTA menjalani transformasi fasa daripada tetragonal kepada monoklinik yang menghalang penyebaran retak dan meningkatkan keliatan patah, tetapi beberapa kajian menunjukkan bahawa peningkatan zirkonia yang tidak stabil membawa kepada kekuatan tegangan yang berkurangan.
Seramik ZTA biasanya mengandungi 10%-20% zirkonia, yang membolehkan ia disesuaikan khusus untuk setiap aplikasi. ZTA adalah biokompatibel, tahan suhu, tahan kakisan, cukup kuat untuk menahan tekanan, alternatif kos efektif kepada seramik zirkonia tulen dan boleh menahan suhu tinggi tanpa degradasi. Pengeluar pengedap injap biasanya memilihnya kerana keupayaan tahan kakisan dan pegangan tekanan – semua kualiti sesuai untuk aplikasi kedap injap.
Kekuatan Impak
alumina teguh zirkonia adalah sangat tahan kakisan dan mempunyai kekuatan mekanikal yang luar biasa, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kekerasan dan keliatan secara serentak. Tambahan pula, ZTA menawarkan penjimatan kos berbanding seramik zirkonia tulen.
Menggabungkan alumina dan zirkonia menghasilkan seramik dengan kekuatan lentur yang lebih tinggi, keliatan patah tulang, dan rintangan haus daripada alumina tulen. Ia boleh menahan beban dan impak yang lebih tinggi dan sering digunakan sebagai peningkatan berbanding alumina standard dalam reka bentuk yang memerlukan ciri tambahan.
Pengukuhan transformasi menyumbang kepada peningkatan kekuatan ini; dalam keadaan tekanan, zarah zirkonia berubah daripada tetragonal kepada bentuk monoklinik dan mengembang, memampatkan keretakan dalam matriks alumina dan dengan itu membawa kepada kekuatan lentur yang lebih tinggi daripada YSZ (Rajah 6c dan d).
Rintangan Kakisan
Gabungan alumina dan zirkonia seramik ZTA memberikan ketahanan kakisan yang unggul berbanding dengan tulen 99% bahan alumina sahaja, dan mempunyai kekerasan yang unggul, keliatan patah tulang, kekuatan lentur, dan sifat kekerasan daripada pesaingnya.
ZTA menampilkan rintangan haus dan lelasan yang luar biasa serta keserasian kimia, menjadikannya sesuai untuk aplikasi industri yang memerlukan ketahanan mekanikal yang tinggi. Tambahan pula, gabungan bahan mempunyai rintangan kejutan haba yang sangat baik yang membolehkan perubahan suhu yang cepat tanpa retak atau pecah.
Zarah zirkonia yang ditambahkan pada matriks alumina meningkatkan keliatan patahnya melalui pengukuhan transformasi, kesan yang disebabkan oleh penegasan zarah zirkonia yang berubah daripada struktur kristal tetragonal kepada monoklinik apabila terdedah kepada tegasan mampatan, menghasilkan tegasan mampatan yang menghalang perambatan retak dan meningkatkan keliatan patahnya dengan ketara.
Rintangan Kejutan Terma
alumina teguh zirkonia ialah seramik termaju yang menggabungkan alumina dan zirkonia. Untuk mencipta ZTA, zirkonia dimasukkan ke dalam matriks alumina utama sebelum pensinteran untuk kekuatan tambahan dan rintangan kejutan haba berbanding seramik alumina tradisional; lebih-lebih lagi ia mempunyai kekerasan yang lebih tinggi, kekuatan lentur, dan ketumpatan daripada rakan sejawatannya.
Mekanisme peneguhan ZTA melibatkan perubahan fasa akibat tekanan daripada struktur kristal zarah zirkonia tetragonal kepada monoklinik, meningkatkan keliatan patah sambil melindunginya daripada kejutan haba dan lelasan mekanikal. alumina yang dikeraskan zirkonia sangat biokompatibel dan tidak menghakis dengan cepat, menjadikannya sesuai untuk pengedap injap. Tambahan pula, kekuatan lenturnya yang tinggi membolehkannya menahan tekanan badan dengan berkesan.