Zirkonia Toughened Alumina – Kekuatan Dipertingkat untuk Kecemerlangan Industri
Zirkonia Toughened Alumina (ZTA) adalah seramik yang luar biasa, dibezakan oleh keliatan tinggi dan rintangan patah disebabkan oleh zarah zirkonia terstabil yttria yang tersebar melalui matriks alumina.
Bahan ini boleh menahan perubahan suhu yang cepat tanpa retak atau pecah, menahan kakisan kimia dan menawarkan rintangan kejutan haba yang sangat baik.
Rintangan Kakisan Cemerlang
Seramik ZTA menawarkan keseimbangan ideal antara kekuatan dan nilai, lebih kuat daripada produk alumina tetapi lebih murah daripada zirkonia tulen. Sifat mekanikal mereka – keliatan patah tulang, kekuatan lentur dan kekerasan serta rintangan kejutan haba – menjadikannya sesuai untuk membuat alat industri seperti roda pemotong.
ZTA mencapai sifat unggulnya kerana penambahan zirkonia terstabil yttria (YSZ) zarah dalam matriks alumina. Apabila tersebar merata ke seluruh, YSZ membantu mengoptimumkan kedua-dua kekerasan-patah keliatan dan kekuatan tegangan kedua-dua elemen menghasilkan rintangan haus yang luar biasa, lengai kimia pada suhu bilik dan sifat kekerasan/kekuatan keghairahan panas untuk bahan seramik yang luar biasa.
produk ZTA’ sifat mekanikal sangat bergantung pada laluan pemprosesannya untuk menghasilkan serbuk, termasuk rawatan haba, kaedah pengkalsinan, teknik pengeringan dan proses pensinteran serta bentuk yang disesuaikan dengan bahan tambahan yang ditambah semasa pengeluaran. Semua faktor ini mempunyai kesan serta-merta pada kekuatannya, sifat keanjalan dan kekerasan.
Rintangan Kejutan Terma Cemerlang
Seramik ZTA menawarkan rintangan kejutan haba yang sangat baik, menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi aeroangkasa yang menuntut tahap kekuatan yang tinggi, keliatan, dan lengai kimia. Apabila tersebar secara seragam dalam matriks alumina YSZ boleh dioptimumkan. Satu seramik zirkonia-alumina diperkukuh transformasi yang kami tawarkan ialah delta BIOLOX yang boleh didapati digunakan untuk komponen galas beban ortopedik seperti penggantian pinggul.
Transformasi akibat tekanan daripada tetragonal metastabil kepada struktur monoklinik YSZ menghasilkan pengembangan isipadu dan terikan ricih yang menentang perambatan retakan, meningkatkan keliatan patah dan pada masa yang sama meningkatkan kekuatan lentur. Prestasi seramik diperkukuh transformasi alumina-YSZ adalah bergantung kepada keadaan pemprosesan dan juga pada stoikiometri oksida konstituennya dalam proses pensinteran.
Keadaan pensinteran yang dikawal dengan baik boleh mengakibatkan kekuatan lentur yang rendah dan kehomogenan yang lemah bagi matriks alumina-YSZ, berpotensi disebabkan oleh perangkap udara atau penggumpalan zarah. Dengan menambah bahan tambahan seperti yttria atau magnesium oksida, seseorang boleh mengurangkan suhu transformasi tetragonal kepada monoklinik dan meningkatkan sifat pensinteran zirkonia.
Rintangan Haus Cemerlang
ZTA bukan sahaja cemerlang dari segi rintangan kejutan haba dan rintangan kakisan, tetapi juga sangat tahan haus kerana mekanisme penjelmaan fasa tetragonal-monkliniknya. Tambahan pula, kajian in vitro telah mendedahkan bahawa komponen ZTA kurang terdedah kepada degradasi hidroterma – sesuatu yang penting dalam penggantian pinggul kepala femoral dan seramik cawan (seperti delta BIOLOX yang dihasilkan oleh CeramTec).
Ujian haus simulasi yang dilakukan pada komponen ZTA yang diperbuat daripada bahan komposit alumina-zirkonia telah menghasilkan keputusan yang mengagumkan dari segi rintangan haus, kekuatan lentur dan kekerasan. Sampel ZTA yang terdedah kepada pelbagai kitaran dalam simulator pinggul menunjukkan kemerosotan yang minimum dengan kekasaran permukaan yang jauh lebih rendah daripada komponen zirkonia monolitik.
Komponen ZTA telah terbukti sesuai untuk aplikasi yang menuntut dalam pembuatan automotif (perkakas membentuk panas dan sejuk, penggelek penutup tin dan capstan); industri tenaga (galas, sisipan orifis dan pencari pusaran); pemprosesan makanan (menghomogenkan bahagian pam); dan industri tenaga. Sifat mekanikal mereka bergantung kepada banyak pembolehubah: laluan penyediaan yang digunakan untuk menyediakan serbuk; kaedah pengeringan yang digunakan semasa pengkalsinan; teknik membentuk yang diguna pakai semasa teknik pensinteran; bentuk yang disesuaikan; bahan tambahan ditambah dan pengagihan saiz zarah antara lain.
Kekuatan Cemerlang
Seramik ZTA menggunakan transformasi akibat tekanan untuk mengintegrasikan zirkonia ke dalam matriks alumina, meningkatkan kekuatan dan ketahanan dari semasa ke semasa. Ini menjadikan ZTA penyelesaian seramik yang sangat baik untuk aplikasi perindustrian yang memerlukan keliatan, rintangan kakisan yang tinggi, toleransi kejutan haba dan toleransi kejutan haba.
Di bawah tekanan, mendakan metastabil tetragonal dalam alumina padu mengalami perubahan mendadak kepada zarah monoklinik yang meningkatkan keliatan patahnya dengan mencipta lapisan permukaan mampatan yang melekat pada retakan dalam matriksnya.
Pengukuhan transformasi adalah fenomena yang dikenali sebagai pengetatan patah, di mana peningkatan keliatan patah alumina menghasilkan panjang retakan yang lebih pendek, kurang retak tumpul, dan interaksi yang lebih baik dengan retakan mikro yang sedia ada. Ini membolehkan kombinasi galas keras pada keras dan keras pada lembut yang digunakan dalam seramik gred perubatan moden seperti penggantian pinggul. Tambahan pula, Implan zirkonia terstabil Yttrium yang dikenali sebagai y-TZP memberikan perlindungan daripada haus dari semasa ke semasa.