Keliatan yang tiada tandingan dengan alumina yang dikeraskan zirkonia (ZTA) Seramik

Zirkonia Toughened Alumina (ZTA) seramik mempunyai ketangguhan yang tiada tandingan. Mereka mempunyai ketahanan haus yang unggul, lengai kimia dan geseran rendah untuk prestasi yang mudah dalam tugas harian – apatah lagi kekerasan dan kekakuan yang lebih tinggi daripada logam.

ZTA melibatkan aglomerat polihablur zirkonia tetragonal metastabil dalam matriks alumina yang mengalami perubahan fasa akibat tekanan kepada bentuk monoklinik di bawah tekanan, dengan itu menyebarkan terikan ricih dan menghentikan perambatan retak, biasanya dikenali sebagai pengukuhan transformasi.

Tahan Kakisan

ZTA menawarkan rintangan kimia yang unggul berbanding alumina tulen dan boleh menahan suhu yang melampau tanpa degradasi, menjadikannya pilihan bahan yang ideal untuk aplikasi perindustrian dalam persekitaran dan keadaan yang keras.

Keliatan ZTA dipertingkatkan oleh zarah zirkonia yang menyebar dan menyerap tenaga, membantu mencegah keretakan. Apabila didop dengan yttrium oksida, zirkonia berubah daripada fasa tetragonal metastabil kepada monoklinik semasa tekanan untuk mewujudkan tegasan mampatan yang meningkatkan keliatan patah.

Seramik berasaskan zirkonia seperti ZTA mengandungi zarah alumina untuk menahan kejutan haba. Ini membolehkan ia menahan perubahan suhu yang pantas tanpa retak atau kegagalan dalam aplikasi prestasi tinggi seperti pengisaran dan pemotongan; pengembangan linear dan kilasan yang rendah memberikan keupayaan galas beban yang luar biasa dan keupayaan prestasi. ZTA bermegah 2-3 kali kekuatan tegangan lebih kuat berbanding alumina tulen sambil mempunyai pekali pengembangan linear/kilasan rendah untuk kapasiti galas beban yang luar biasa dan keupayaan prestasi.

Kekakuan Tinggi

ZTA menggabungkan kekuatan dan ketahanan alumina dengan peneguhan zirkonia untuk bahan yang luar biasa untuk aplikasi yang menuntut. Gabungan ini menawarkan kekuatan yang tiada tandingan, keliatan patah tulang, sifat keanjalan dan kekerasan dalam satu pakej.

Claussen ditemui dalam 1976 bahawa menambahkan zirkonia tidak stabil kepada alumina dengan ketara meningkatkan keliatan patahnya, disebabkan oleh penjelmaan tetragonal-monoklinik bagi mendakan tetragonal halus tersebar yang tersebar dalam matriksnya. Mendakan metastabil sedemikian dihalang daripada berubah sehingga dilepaskan oleh bahagian hadapan retak yang menghampiri atau sumber pelepasan lain daripada kekangannya, seperti dengan mencairkan.

Ditekan panas 10mol% yttria-stabil zirkonia (10YSZ), diperkukuh dengan sama ada zarah atau platelet yang mengandungi daripada 0 hingga 30wt% kandungan alumina tertakluk kepada kekuatan yang ketat, keliatan patah dan ujian pertumbuhan retak perlahan pada 1000C di udara. Keputusan menunjukkan bahawa kekuatan lentur maksimum dan keliatan patah untuk komposit platelet telah dicapai dengan kandungan komposisi ini.

Kekuatan Tegangan Tinggi

Seramik zirkonia menawarkan gabungan kekuatan yang luar biasa, daya tahan, dan serba boleh yang jauh mengatasi seramik teknikal tradisional. Formulasi zirkonia seperti ZTA menyediakan penyelesaian untuk aplikasi paling sukar hari ini dari komponen aeroangkasa yang bertahan dalam persekitaran yang keras kepada implan bioperubatan generasi akan datang yang direka bentuk untuk jangka hayat – menyediakan penyelesaian yang boleh dipercayai untuk keperluan yang paling mendesak hari ini.

ZTA menyerlah antara bahan lain kerana kekuatan lenturannya yang unggul, keliatan patah dan rintangan kepada perambatan retak kerana fasa tetragonal metastabilnya. Transformasi ini kepada zirkonia monoklinik pada suhu rendah memampatkan zon di hadapan hadapan retak untuk menghentikan pertumbuhan selanjutnya.

Yttria Zirkonia Distabilkan Separa (Y-TZP) dan Zirkonia Distabilkan Separa Cerium (Apa-TZP) mempamerkan ciri keliatan yang luar biasa serupa dengan ZTA kerana pengekalan fasa tetragonal dengan mengekalkan yttria atau cerium pada suhu yang lebih rendah, membenarkan transformasi pada julat suhu yang lebih terurus dan menunjukkan kerosakan permukaan yang kurang semasa ujian pemuatan kitaran daripada rakan sejawat Alumina.

Geseran Rendah

Zirkonia adalah salah satu seramik kejuruteraan paling sukar yang ada dan sifat geserannya yang rendah membantu meningkatkan rintangan haus sambil mengurangkan keperluan pelinciran.

Seramik ZTA mengandungi alumina untuk keliatan maksimum. Ini membolehkan zarah zirkonia tetragonal terstabil yttria stabil dalam matriks alumina kekal tidak berubah, kekal terhablur berdasarkan rangkaian tenunan bijirin.

Keadaan komposisi dan pemprosesan yang terkawal memastikan transformasi tetragonal-ke-monoklinik spontan tidak berlaku apabila disejukkan daripada suhu pensinteran, menyumbang kepada keupayaan berbilang pukulan dalam ujian keliatan patah. Tambahan pula, kehomogenan tinggi dalam komposit alumina-zirkonia dengan saiz butiran kecil menghasilkan tenaga retak yang lebih rendah yang seterusnya diterjemahkan kepada panjang retakan yang lebih pendek semasa ujian lekukan berlian.

Pengembangan Terma Tinggi

Daya ikatan matriks alumina membolehkannya menghalang zarah zirkonia tetragon daripada beralih kepada zirkonia monoklin apabila disejukkan, dengan itu membuat 10 tahi lalat % komposit zirkonia-alumina yang distabilkan yttria stabil dan bebas retak.

Penambahan serium kepada zirkonia membolehkan ia menjadi sebahagiannya stabil (Apa-TZP). Ce-TZP mengekalkan fasa tetragonalnya pada suhu bilik dan meningkatkan keliatan dengan ketara, keliatan patah dan kekuatan lentur berbanding bahan seramik pergigian tradisional.

Komposit Zirkonia Toughened Alumina yang menggabungkan Ce-TZP, yttria-stabil zirkonia (Y-TZP), atau zirkonia yang distabilkan magnesia (Mg-PSZ) mempamerkan keliatan luar biasa yang mengatasi kedua-dua alumina dan zirkonia monolitik, menjadikan ZTA calon yang sempurna untuk menuntut permohonan seperti implan perubatan, komponen aeroangkasa dan jentera perindustrian. ZTA juga mempunyai banyak sifat rintangan kimia yang melindunginya daripada asid, larutan garam, garam lebur alkali serta suhu tinggi.