Zirconia Toughened Alumina

Il-kompożiti ta 'l-alumina-żirkonja huma mwebbsa permezz ta' trasformazzjoni kkaġunata mill-istress ta 'partiċelli fini ta' żirkonja tetragonali f'iebsa, materjali b'saħħithom b'saħħa u toughness estremi li jagħmluhom adattati għal diversi applikazzjonijiet u ambjenti.

Gelcasting intuża biex jiffabbrika kampjuni ZTA, b'attenzjoni bir-reqqa mogħtija għall-ottimizzazzjoni tal-preparazzjoni tad-demel likwidu b'tagħbijiet solidi differenti, proċessi ta' molding u de-moulding, tnixxif tas-solvent (osmotiku versus tnixxif bl-arja), u proċessi ta 'piroliżi u sinterizzazzjoni fuq 1550 u 1650 degC għal skopijiet ta' tnixxif. Densità, ebusija, twettqu valutazzjonijiet tat-toughness tal-ksur u tas-saħħa tal-flessjoni fuq il-kampjuni kollha fabbrikati bl-użu ta 'gelcasting.

Għandu ebusija għolja

Zirconia imwebbes alumina (ZTA) hija ideali għal applikazzjonijiet esiġenti minħabba l-ebusija għolja tagħha. Fabbrikat bl-użu tal-ikkastjar tal-ġel, ZTA joffri iffrankar ta 'spejjeż fuq materjali taċ-ċeramika oħra filwaqt li jiftaħar saħħa superjuri. ZTA jistgħu jittolleraw temperaturi ta ' 1650 degC filwaqt li jibqa' kosteffettiv minħabba li huwa magħmul minn trab ta' zirconia u alumina stabbilizzat bl-ittrija li ġew magħquda bl-użu ta' tekniki ta' ġel ikkastjar u sinterizzazzjoni.

Iċ-ċeramika ZTA tispikka minħabba l-ebusija notevoli tagħha minħabba t-trasformazzjoni tagħha minn fażijiet tetragonali għal monokliniċi, tiżdied it-toughness tal-ksur sa tnejn. Dan il-mekkaniżmu huwa kkawżat minn differenzi bejn il-modulu elastiku tagħhom bejn il-fażijiet rispettivi tagħhom – żirkonja u alumina rispettivament – jiġifieri oqsma ta 'stress maħluqa matul it-trasformazzjoni tal-fażi fil-fatt jaġixxu biex itaffu l-propagazzjoni ta' xquq li jagħmlu ZTA ħafna aktar iebsa minn ċeramika ta 'l-alumina tradizzjonali.

L-alumina msaħħa biż-żirkonja tiftaħar ebusija superjuri u toughness tal-ksur fuq AlN, kif ukoll saħħa flexural superjuri meta mqabbla ma 'dawk iż-żewġ materjali, jagħmilha kandidat eċċellenti għall-applikazzjonijiet tal-karozzi u tal-enerġija sostenibbli. Barra minn hekk, ZTA għandu reżistenza superjuri għal xokk termali kif ukoll proprjetajiet tajbin ta 'insulazzjoni elettrika, jagħmilha adattata għall-użu tal-karozzi u użi mediċi oħra; barra minn hekk, ZTA ma jurix ħsara fid-DNA jew effetti kanċeroġenetiċi fiċ-ċelloli tal-mammiferi, jipprovdu użu potenzjali bħala materjal ta 'impjant dentali minħabba l-proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti u l-proprjetajiet ta' bijokompatibilità tiegħu.

Għandu toughness għolja

Zirconia imwebbes alumina (ZTA), jew alumina mwebbsa taż-żirkonju, huwa materjal taċ-ċeramika magħmul kemm minn alumina kif ukoll żirkonju li joffri proprjetajiet mekkaniċi eċċezzjonali bħal toughness flexural għolja, toughness tal-ksur, elastiċità, ebusija u reżistenza għall-ilbies. Il-proporzjon bejn dawn il-materjali jista 'jiġi mmodifikat faċilment biex jissodisfa applikazzjonijiet speċifiċi; Il-prodotti ZTA qabżu dawk magħmulin biż-żirkonja pura filwaqt li kienu aktar kosteffettivi.

Dan il-materjal intuża b'suċċess fl-irjus femorali ta 'sostituzzjoni tal-ġenbejn u l-inforri aċetabulari minħabba l-bijokompatibilità tiegħu u l-kapaċitajiet fit-tul li jġorru t-tagħbija.. Madankollu, l-adegwatezza tagħha għandha l-ewwel tiġi evalwata in vivo.

ZTA jikseb toughness għolja minħabba l-istruttura tetragonali metastabbli tiegħu u l-forza kompressiva minn matriċi tal-alumina, fejn tensjonijiet ta 'tensjoni għolja jikkawżaw it-twebbis tat-trasformazzjoni; jiġifieri, żirkonja tittrasforma għal forom monokliniċi meta tkun soġġetta għal forzi ta 'kompressjoni minn matriċi ta' alumina, jipproduċi enerġiji ta' stress li jnaqqsu jew iwaqqfu l-propagazzjoni ta' xquq u b'hekk jipproduċu effetti ta' tisħiħ tat-trasformazzjoni li jipprevjenu l-propagazzjoni ta' xquq.

ZTA tiftaħar b'mod sinifikanti saħħa flexural fuq 99% ċeramika tal-alumina minħabba l-fażi tetragonali metastabbli tagħha u l-matriċi tal-alumina, jaqbeżha b'mod sinifikanti f'dan ir-rigward. Madankollu, Il-kompożiti tal-alumina-żirkonja jistgħu jsiru fraġli minħabba omoġeneità aktar baxxa u qbid tal-arja kif ukoll agglomerazzjoni tal-partiċelli li jwasslu għal difetti fil-punt u saħħa tal-flessjoni mnaqqsa – iżda l-prestazzjoni tagħha tisboq iċ-ċeramika tal-alumina tradizzjonali fl-applikazzjonijiet mediċi u industrijali bl-istess mod.

Għandu qawwa għolja

L-alumina mwebbsa taż-żirkonja hija materjal estremament durabbli, li jagħmilha adattata għal applikazzjonijiet li jġorru t-tagħbija. Prodott permezz ta 'trasformazzjoni indotta mill-istress ta' partiċelli ta 'żirkonja tetragonali fini f'matriċi ta' alumina, il-produzzjoni tagħha tirriżulta f'distribuzzjoni ta 'partiċelli uniformi ħafna bi proprjetajiet eċċezzjonali ta' saħħa u toughness.

Iċ-ċeramika hija wkoll reżistenti ħafna għall-korrużjoni kimika. Huwa adattat għal ħafna użi inklużi impjanti mediċi u materjali dentali minħabba l-kapaċità tiegħu li jiflaħ espożizzjoni ripetuta għal fluwidi tal-ġisem u kimiċi.

ZTA jispikka wkoll bir-reżistenza tiegħu għal xokk termali, peress li l-partiċelli taż-żirkonja tiegħu mxerrda f'matriċi tal-alumina jassorbu l-enerġija termali u joħolqu tensjonijiet kompressivi biex jevitaw il-formazzjoni ta 'xquq – dan jippermetti li ċ-ċeramika ZTA tiġi utilizzata b'mod sikur għal applikazzjonijiet ta' temperatura għolja bħal komponenti tal-forn u partijiet tal-magni tat-turbini mingħajr ma tirriskja ħsara jew ħsara.

ZTA jieħu s-saħħa tiegħu mill-istruttura u d-distribuzzjoni tan-nanopartiċelli tiegħu, kif ukoll ippressar iżostatiku sħun u sinterizzazzjoni konvenzjonali għal aktar affidabilità. Għal aktar flessibilità, jista' wkoll jiġi prodott bl-użu ta' metodi ta' fabbrikazzjoni sol-gel li jittrasformaw molekuli f'solidi – f'dan il-każ li tgħaqqad trab tal-alumina u trab taż-żirkonja f'likwidu bħal ġel li mbagħad jista' jiġi ffurmat f'forom differenti qabel ma jinħema fil-forn sakemm ikun sar it-tqaddid qabel ma jiġi demolded u mnixxef biex jagħti ZTA bi strutturi tal-kristall fini ta 'densità għolja flimkien ma' kristall mibdul, atomiku, stati elettroniċi li jirriżultaw f'ZTA li juru densità għolja kif ukoll kristall mibdul, stati atomiċi kif ukoll strutturi tal-kristall mibdula, strutturi tal-kristall mibdula kif ukoll kristall mibdul, stati atomiċi li jirriżultaw fi kristall mibdul, stati atomiċi għal aktar affidabilità.

Għandu reżistenza għat-temperatura għolja

Materjal ZTA joffri reżistenza għat-temperatura superjuri, jagħmilha adattata għal applikazzjonijiet li jeħtieġu durabilità estrema. Barra minn hekk, ir-reżistenza għall-korrużjoni tiegħu u s-saħħa flexural ogħla jagħmlu ZTA adattat għal espożizzjoni fit-tul għal temperaturi sa 1773 K – jagħmilha għażla eċċellenti għal espożizzjoni fit-tul ta 'tagħmir għal livelli għoljin ta' sħana.

Riċerka reċenti tindika li ż-żirkonja ttejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi tal-alumina, speċifikament it-toughness u s-saħħa tal-flessjoni tiegħu. Dan l-effett iseħħ minħabba li l-partiċelli taż-żirkonja jiffurmaw stress kompressiv fuq matriċi tal-alumina meta jkunu taħt stress; dan l-istress kompressiv jgħin biex inaqqas il-propagazzjoni tal-qsim filwaqt li fl-istess ħin iżid it-toughness tal-ksur.

Bosta fatturi jaffettwaw il-prestazzjoni tal-komposti ZTA, bħall-metodi ta 'sinterizzazzjoni tagħha u temperaturi kif ukoll l-ammont ta' zirconia miżjud. B'mod ġenerali, iż-żieda ta 'aktar żirkonja għandha tendenza li ttejjeb il-prestazzjoni; madankollu wisq żirkonja jista 'jnaqqas is-saħħa tal-flessjoni tiegħu kif ukoll l-ebusija tal-ksur.

Alumina msaħħa bl-alumina-żirkonja (LI) huwa materjal taċ-ċeramika tekniku avvanzat użat f'diversi applikazzjonijiet industrijali. Mibnija minn alumina u ossidu taż-żirkonju konnessi minn bonds taċ-ċeramika li jtejbu s-saħħa tal-flessjoni u l-ebusija tal-ksur tal-materjal, AZT jagħmel materjal eċċellenti għall-makkinarju espost għal temperaturi għoljin bħal fran u fran.