Zirconia Toughened Alumina għal Applikazzjonijiet Avvanzati

ZTA huwa materjal kompost alumina-zirconia, distinti minn saħħa superjuri u toughness. Prodott permezz ta 'trasformazzjoni indotta mill-istress ta' partiċelli ta 'żirkonja tetragonali fini f'matriċi ta' alumina.

Iċ-ċeramika taż-żirkonja hija materjali tekniċi notevoli, tiftaħar ebusija eċċellenti, stabbiltà termali, reżistenza għall-ilbies u ambjenti operattivi fejn ħafna ċeramika oħra ma jistgħux iwettqu. Il-metalli u l-plastik sempliċement ma jistgħux iqabblu. Barra minn hekk, Iċ-ċeramika taż-żirkonja turi wkoll ebusija eċċellenti biex isiru l-għodod.

Qawwa

ZTA jispikka fost materjali taċ-ċeramika bis-saħħa u t-toughness eċċezzjonali tiegħu, reżistenza għall-ilbies, inertezza kimika, koeffiċjent ta 'frizzjoni baxx, proporzjon għoli ta 'ebusija/ebusija u koeffiċjent ta' espansjoni termali relattivament baxx meta mqabbel ma 'ħafna oħrajn – jagħmilha materjal ideali għal applikazzjonijiet bħal għodod tal-qtugħ. Barra minn hekk, il-bijokompatibilità tagħha wkoll tagħmel ZTA għażla materjali attraenti.

ZTA huwa definit mid-distribuzzjoni uniformi ħafna tiegħu ta 'partiċelli ta' zirconia tetragonali f'matriċi ta 'alumina. Dan jitwettaq bl-użu ta 'tekniki ta' taħlit sofistikati bħat-tħin bil-ballun u t-tħin b'attrizzjoni b'enerġija għolja; ladarba jitħalltu flimkien it-trabijiet jistgħu mbagħad jiġu ffurmati fil-komponent maħsub tagħhom bl-użu ta 'pressar niexef, ippressar iżostatiku, iffurmar ta 'injezzjoni jew tekniki ta' estrużjoni.

Iż-żirkonja mxerrda f'matriċi tal-alumina ttejjeb l-ebusija tal-ksur billi tassorbi u tinħela l-enerġija tal-qsim, magħrufa bħala trasformazzjoni toghening. Iż-żirkonja tikkontribwixxi wkoll għar-reżistenza għall-ilbies billi tipproduċi tensjonijiet kompressivi li jipprevjenu l-propagazzjoni tal-qsim – magħrufa bħala awto-sann – tagħmel ZTA għażla materjali eċċellenti għar-roti tat-tħin.

Toughness

Zirconia Toughened Alumina (ZTA) iċ-ċeramika tiftaħar saħħa impressjonanti u toughness ksur, jagħmluhom perfetti għall-użu fuq firxa ta 'applikazzjonijiet u ambjenti. Din ir-reżiljenza notevoli ġejja mit-trasformazzjoni tal-fażi kkaġunata mill-istress tal-multa, partiċelli taż-żirkonja tetragonali mxerrda b'mod uniformi fi ħdan matriċi tal-alumina; l-istress jinduċi trasformazzjoni tal-fażi biex jipproduċu netwerks ta’ microcrack ta’ zirconia-alumina li jassorbu l-enerġija tal-propagazzjoni tax-xquq li jdewmu b’mod effettiv it-tixrid tagħhom filwaqt li jżidu r-reżistenza għall-ksur (Clausen 1976).

ZTA jispikka minħabba r-reżistenza eċċellenti tiegħu għal xokk termali. Grazzi għall-kombinazzjoni unika tagħha ta 'kompożizzjoni ta' fażi tetragonal-monoklinika, din iċ-ċeramika tista 'tiflaħ bidliet rapidi fit-temperatura mingħajr qsim jew tkissir, filwaqt li t-trasformazzjoni kkaġunata mill-istress taż-żirkonja fil-forma tetragonali metastabbli tagħha tiġġenera tensjonijiet kompressivi li jikkumbattu l-formazzjoni ta’ xquq fil-matriċi tal-alumina tiegħu u jżidu b’mod sinifikanti t-toughness u b’hekk ikomplu jżidu l-prestazzjoni ta’ ZTA.

ZTA tiftaħar mhux biss qawwi tagħha, struttura tetragonal-monoklinika u toughness għolja tal-ksur, iżda wkoll koeffiċjent baxx ta 'espansjoni termali (CTE), jagħmilha adattata għal applikazzjonijiet li jeħtieġu temperaturi jew ambjenti estremi fejn l-istabbiltà dimensjonali hija kruċjali, bħal komponenti ta 'preċiżjoni jew pakketti elettroniċi.

ZTA jispikka fost materjali ta 'impjanti mediċi minħabba l-kombinazzjoni tiegħu ta' reżistenza kimika, proprjetajiet mekkaniċi u reżistenza għall-korrużjoni assistita mill-istress fl-ilma jew fluwidi tal-ġisem, jagħmilha kandidat ewlieni għal impjanti mediċi bħal irjus femorali ortopediċi u inforri aċetabulari. Il-bijomaterjal BioLOX Delta huwa eżempju wieħed bħal dan; użat b'mod estensiv waqt kirurġiji ortopediċi għaż-żewġ applikazzjonijiet.

Reżistenza għall-korrużjoni

ZTA tiftaħar proprjetajiet superjuri kemm tal-alumina kif ukoll taż-żirkonja, jagħmilha reżistenti ħafna kemm għall-attakk kimiku kif ukoll għall-ilbies, jagħmilha perfetta għal applikazzjonijiet li jinvolvu ambjenti suxxettibbli għall-korrużjoni jew frizzjoni ripetittiva jew stress mekkaniku.

Il-kombinazzjoni tal-ebusija tal-alumina mal-ebusija taż-żirkonja tirriżulta fi proprjetajiet triboloġiċi eċċellenti li jagħmlu reżistenza eċċellenti għall-ilbies f'komponenti b'tagħbijiet tqal u użu fit-tul, bħal impjanti ortopediċi, għodod tal-qtugħ u komponenti reżistenti għall-ilbies użati fil-ġestjoni tal-fluwidu (gwidi tal-ħajt, berings, żennuni eċċ). Din il-kombinazzjoni hija partikolarment applikabbli f'ambjenti mediċi u industrijali bħal impjanti ortopediċi, għodod tal-qtugħ jew ġestjoni tal-fluwidu (gwidi tal-ħajt berings żennuni eċċ).

It-tebusija mtejba tal-ksur ta' ZTA tista' tiġi attribwita għall-partiċelli taż-żirkonja mqassma b'mod fin fil-matriċi tal-alumina tagħha. Meta xquq jibdew jinfirxu, meta l-enerġija tagħhom tiżdied u tinfirex aktar tul, dawn il-ħbub taż-żirkonja tetragonali jgħaddu minn trasformazzjoni tal-fażi biex jassorbuh u jxerrduh bħala parti minn mekkaniżmu li jsaħħaħ it-trasformazzjoni – għalhekk ittejjeb it-toughness tal-ksur ta 'dan il-materjal.

Is-suċċess fil-manifattura taċ-ċeramika ZTA jinsab fl-użu ta’ trab taż-żirkonja u alumina ta’ kwalità premium ħielsa minn impuritajiet. Is-sinterizzazzjoni għandha tkun ikkontrollata biex tiġi evitata trasformazzjoni spontanja taż-żirkonja tetragonali għal monoklinika waqt it-tkessiħ u biex tiġi minimizzata l-formazzjoni ta’ fażi monoklinika metastabbli li hija suxxettibbli għal kimisorbiment ma’ molekuli tal-ilma li jwassal għal degradazzjoni ta’ temperatura baxxa fuq użu fit-tul.; Il-proċess ta’ sinterizzazzjoni taċ-ċeramika ZTA ta’ Saint-Gobain ZirPro inħoloq speċifikament biex jiġu evitati fenomeni mhux mixtieqa bħal dawn. Fortunatament, iċ-ċeramika ZTA taċ-ċeramika Saint-Gobain ZirPro hija ddisinjata speċifikament biex tipprevjeni milli jseħħu fenomeni bħal dawn –

Stabbiltà Termali

Zirconia Toughened Alumina (ZTA) jista 'jiflaħ bidliet rapidi fit-temperatura mingħajr qsim jew tkissir, grazzi għall-partiċelli taż-żirkonja mxerrda f'matriċi tal-alumina li jassorbu l-enerġija tas-sħana u joħolqu tensjonijiet kompressivi li jipprevjenu l-qsim u l-falliment. Minħabba li ZTA jassorbi l-enerġija termali b'mod tant effettiv, dan il-materjal jagħmel għażla eċċellenti għal applikazzjonijiet li jitolbu reżistenza għat-temperatura għolja.

Iż-żieda ta 'zirconia ma' matriċi ta 'l-alumina tista' żżid it-toughness tal-ksur filwaqt li fl-istess ħin ittejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi bħas-saħħa u r-reżistenza għall-ilbies. Iż-żieda fl-ebusija tal-ksur f'ZTA hija attribwibbli għal trasformazzjoni kkaġunata mill-istress minn fażi tetragonali metastabbli għal fażi monoklinika f'temperaturi ambjentali; effett amplifikat minn daqsijiet iżgħar tal-qamħ taż-żirkonja minn dawk fl-alumina.

Stabbilizzaturi huma impjegati ta 'spiss biex jippreservaw il-fażi taż-żirkonja tetragonali f'materjali ZTA bħal Biolox Delta; madankollu, riżultati simili jistgħu jinkisbu mingħajr stabilizzaturi f'termini ta 'distribuzzjoni tal-partikuli u toughness tal-ksur.

Taħlita ta 'alumina u zirconia toħloq ċeramika avvanzata li teċċella fis-saħħa, toughness tal-ksur, elastiċità u ebusija – karatteristiċi essenzjali għall-applikazzjonijiet li jeħtieġu prestazzjoni strutturali u reżistenza għall-korrużjoni. Iċ-ċeramika ZTA għandha tendenza li tegħleb 99% taċ-ċeramika ta ' l-alumina li tkun kost-effettiva filwaqt li tissodisfa l-ħtiġijiet ta ' applikazzjoni speċifiċi b'mod aktar effiċjenti; il-proporzjon tagħhom jista' anki jitfassal speċifikament.