Keliatan Lanjutan untuk Aplikasi Perindustrian

Zirkonia Toughened Alumina (ZTA) komponen seramik menggabungkan kekerasan dan kekuatan alumina dengan keliatan patah unggul zirkonia untuk memberikan prestasi dan jangka hayat untuk aplikasi industri.

Transformasi akibat tekanan zarah zirkonia tetragonal halus yang tertanam dalam matriks alumina membawa kepada bahan ZTA dengan kekuatan dan keliatan yang unggul, sesuai untuk digunakan dalam pelbagai persekitaran yang keras.

Ketangguhan

Bahan ZTA menggabungkan kekerasan alumina dengan keliatan zirkonia untuk rintangan haus dan lelasan yang tiada tandingan.. Kesan ini dimungkinkan melalui pengukuhan transformasi yang disebabkan oleh tekanan: apabila tertekan, zarah zirkonia beralih daripada fasa tetragonal metastabil kepada bentuk monoklinik yang stabil; pengembangan isipadu yang disebabkan oleh perubahan struktur ini membantu menutup sebarang retakan dalam matriks alumina dan meningkatkan keliatan dengan ketara.

ZTA mengandungi platelet zirkonia yang nukleus menjadi matriks alumina semasa pensinteran, meningkatkan keliatan dan kekuatan patah sambil meningkatkan keliatan patah, mencipta bahan dengan kekuatan lentur yang lebih besar daripada Y-TZP dan sehingga dua kali ganda kekuatan lesu kitarannya. Gabungan keliatan daripada alumina digabungkan dengan kekuatan zirkonia menjadikan ZTA pilihan bahan yang sangat baik untuk aplikasi industri yang memerlukan ketahanan kerosakan.

Ketahanan

Zirkonia Toughened Alumina (ZTA) mempunyai kekuatan lentur dan mampatan yang luar biasa, dengan pengembangan haba yang rendah bersamaan dengan alumina dan sifat rintangan haus yang luar biasa.

Alumina teguh zirkonia dicipta dengan menambahkan butiran zirkonia tetragonal melalui transformasi yang disebabkan oleh tekanan kepada matriks alumina keras, membungkusnya ke dalam strukturnya sambil mengehadkan transformasi mereka ke kawasan tempatan dan bukannya merebak ke seluruh.

Mekanisme ini menjadikan komposit alumina-zirkonia jauh lebih tahan lama daripada zirkonia monolitik kerana ketahanannya terhadap penyerapan air melalui kemisorpsi; zirkonia monolitik boleh menyerap molekul air kutub yang membawa kepada degradasi suhu rendah dan akhirnya pecah selepas penggunaan jangka panjang.

ZTA, sebaliknya, direka khusus untuk memudahkan transformasi tetragonal-ke-monoklinik ini melalui ciri-ciri struktur dan bahan tambahan kimia. CeramTec memasarkan Biolox Delta ZTA sebagai contoh; rumusan ini mengandungi yttria dan strontium aluminat untuk memudahkan mekanisme peneguhan dalam fasa zirkonianya dan akibatnya mempunyai risiko kurang penurunan suhu rendah sambil menahan persekitaran suhu tinggi.

Rintangan Kakisan

Seramik ZTA menawarkan rintangan kakisan yang unggul berbanding rakan sejawat alumina mereka dan oleh itu boleh digunakan dalam peralatan tertakluk kepada persekitaran yang keras. Tambahan pula, ZTA boleh menahan suhu yang lebih tinggi sambil menawarkan kestabilan kimia yang lebih besar.

Garvie et al (1975) menunjukkan bahawa menambah 10-20% zirkonia tidak stabil boleh meningkatkan keliatan berbanding alumina, melalui pengukuhan transformasi. Proses ini berlaku apabila mendakan metastabil tetragonal yang tersebar halus berubah menjadi zirkonia monoklinik di bawah tegasan menyebabkan pengembangan isipadu yang memampatkan keretakan dan melambatkan atau menghentikan pembiakannya..

Mekanisme ini menyerupai tegasan yang disebabkan oleh ubah bentuk; walau bagaimanapun, untuk menyebabkan perubahan fasa medan tegasan mestilah cukup besar; untuk keretakan dalam spesimen ZTA tenaga ini datang daripada tegasan lentur di tapak patah.

Rintangan Haba

Zirkonia Toughened Alumina mempunyai takat lebur yang sangat tinggi dan rintangan kakisan, menjadikannya bahan yang sesuai untuk peralatan yang kerap terdedah kepada suhu tinggi. Tambahan pula, varian ini mempunyai rintangan geseran yang lebih besar daripada alumina standard, membantu mengurangkan haus dan lusuh pada peralatan yang terdedah kepada tahap tenaga kinetik yang lebih tinggi.

Seramik ZTA dicipta melalui transformasi yang disebabkan oleh tekanan zarah zirkonia tetragonal menjadi matriks alumina, mewujudkan tegasan mampatan di dalamnya yang menghalang perambatan retak, meningkatkan kedua-dua kekuatan dan keliatan sambil memberikan rintangan kejutan haba tanpa patah atau retak. Mereka mempunyai rintangan kejutan haba yang sangat baik; menahan perubahan suhu yang cepat tanpa patah atau retak di bawah tekanan.

Alumina yang dikeraskan zirkonia mempunyai banyak kegunaan merentas pelbagai industri kerana set sifatnya yang luas. Kejuruteraan mekanikal menggunakannya untuk komponen pam dan pengedap; pemprosesan semikonduktor menggunakannya kerana kestabilan terma dan kekuatannya; aeroangkasa, industri automotif dan kuasa menggunakannya sebagai bahagian enjin kerana ketahanannya terhadap kakisan dan bahan kimia yang keras; ia juga boleh menahan kekuatan lenturan yang tinggi untuk implan pergigian!