Zirkonia gehard aluminiumoxide

Zirkoniumoxide gehard aluminiumoxide (ZTA) is een geavanceerd keramisch materiaal dat veel wordt gebruikt in klepafdichtingen, bussen, pomponderdelen en snijgereedschappen vanwege de sterkte en chemische stabiliteit – zoals blijkt uit het vermogen om zware belastingen te weerstaan ​​zonder noemenswaardige achteruitgang.

ZTA beschikt over een indrukwekkende thermische schokbestendigheid en is bestand tegen plotselinge temperatuurschommelingen, evenals snelle temperatuurschommelingen. Lees verder voor meer informatie over de mechanische eigenschappen ervan!

Hardheid

Zirkoniumoxide toegevoegd aan een aluminiumoxidematrix verhoogt de hardheid, breuktaaiheid en buigsterkte, terwijl de weerstand tegen slijtage en erosie toeneemt. Het mechanisme dat hier doorgaans bij betrokken is, is fasetransformatie gevolgd door de vorming van microscheuren, maar kan, indien van toepassing, ook spanningstheorie-theorieën omvatten.

Metastabiele tetragonale zirkoniumoxideprecipitaten die een fijne dispersie vormen binnen een aluminiumoxidematrix kunnen spontane transformatie ondergaan in monokliene vormen wanneer hun beperking wordt opgeheven tijdens scheurvoortplanting, het leveren van energie tegen spanningsvelden die de voortplanting van scheuren veroorzaken.

ZTA-keramiek heeft een superieure breuktaaiheid en hardheid in vergelijking met andere op oxide gebaseerde technische keramiek, evenals tweemaal de cyclische vermoeiingssterkte van Y-TZP. Als zodanig, zijn eigenschappen maken het geschikt voor toepassingen die extreme slijtvastheid vereisen, chemische inertie en lage wrijving, evenals hoge sterkte en stijfheid.

Buigsterkte

ZTA-keramiek kan worden gemaakt door de verhouding van yttriumoxide-gestabiliseerd zirkoniumoxide te veranderen (Y-TZP) binnen een aluminiumoxidematrix met behulp van heet isostatisch persen, om combinaties van hardheid, breuktaaiheid en buigsterkte te optimaliseren die resulteren in een ongeëvenaarde cyclische vermoeidheidsweerstand die de meeste geavanceerde technische keramiek overtreft.

Metastabiel Y-TZP in een aluminiumoxidematrix resulteert in de vorming van tetragonaal-monokliene transformatiefase-agglomeraten die de breuktaaiheid vergroten door verstijving van de fasetransformatie (Clausen 1976). Bij voorkeur over scheuren heen, deze overgangsagglomeraten zullen de zone vóór het scheurfront samendrukken en de progressie ervan verminderen, uiteindelijk toenemende breuktaaiheid.

Deze materiaalstructuur heeft geleid tot de creatie van aluminiumoxide-zirkoniumoxide-composieten zoals BIOOX Delta, op grote schaal gebruikt voor totale heupvervangingen en andere dragende orthopedische componenten. Dit keramische biomateriaal heeft een uitstekende slijtvastheid, chemische inertie bij kamertemperatuur, weerstand tegen thermische schokken en uitstekende chemische inertie bij alle temperaturen.

Corrosiebestendigheid

Chemisch inert en bestand tegen hoge temperaturen en slijtage, het biedt superieure prestaties in vergelijking met 99 aluminiumoxide-keramiek en is ook kosteneffectiever.

Zirkonia beschikt ook over een indrukwekkende treksterkte, buig- en elasticiteitseigenschappen en biocompatibiliteit – waardoor het ideaal is voor medisch gebruik zoals heupvervangingen. Als gevolg van transformatieharding onder stressomstandigheden, zirkoniumoxidedeeltjes veranderen van metastabiele tetragonale vorm naar monokliene vorm, helpt scheuren efficiënter te sluiten en tegelijkertijd de breuktaaiheid te vergroten.

CeramTec (Biolox Delta) brengt een aluminiumoxide-zirkoniumoxidecomposiet op de markt waarbij ongestabiliseerd zirkoniumoxide in de tetragonale fase blijft om deze transformatie te beheersen en scheuruiteinden en scheurafwijkingen af ​​te zwakken, verbetering van de taaiheid van de aluminiumoxidematrix. Het zirkoniumoxidegehalte van het materiaal kan worden gewijzigd door middel van poedervoorbereiding en verdichtingstechnieken.

Bestand tegen thermische schokken

Zirkoniumoxide dat tijdens het sinteren aan een primaire aluminiumoxidematrix wordt toegevoegd, kan de sterkte en taaiheid ervan aanzienlijk verbeteren, het creëren van wat bekend staat als ZTA (Zirkonia gehard aluminiumoxide), presteert beter dan gewone aluminiumoxide-keramiek in zowel mechanische als slijtagetoepassingen.

Gehard aluminiumoxide met zirkoniumoxide staat bekend om zijn uitzonderlijke eigenschappen, zoals hoge hardheid bij hitte en opnamesterkte, chemische inertie bij kamertemperatuur, lage thermische uitzettingssnelheden en uitstekende thermische schokbestendigheid – ideale eigenschappen voor het frezen van componenten en slijtagedelen die koelmechanismen vereisen.

CeramTec brengt een ZTA op de markt, Biolox delta genaamd, die een matrix van aluminiumoxide bevat met verspreide Y-TZP-deeltjes (17 gewicht/gew%) en strontiumaluminaatplaatjes (0.5 gewicht/gew%), het verschaffen van een effectieve combinatie van tetragonale naar monokliene fasetransformatiemechanismen en scheurafbuigingsmechanismen om verbeterde taaiheid te verschaffen, waardoor dit ideaal is voor primaire THA-procedures op femurdraagoppervlakken.

Elektrische isolatie

Met zirkoniumoxide gehard aluminiumoxide is bestand tegen thermische schokken zonder te barsten of te breken bij plotselinge temperatuurschommelingen, dankzij verspreide aluminiumoxidedeeltjes verspreid in de matrix die de thermische energie absorberen en drukspanningen genereren die breuken voorkomen.

Aluminiumoxide-zirkoniumoxide-keramiek heeft een grotere dichtheid dan zijn pure zirkonium-tegenhanger, waardoor het ideaal is voor elektrische isolatietoepassingen. Verder, de lagere thermische uitzetting dan zirkoniumoxide maakt het geschikt voor onderdelen die koeling vereisen.

Transformatieharding van aluminiumoxide-zirkoniumoxide-composieten biedt extra voordelen; hier, zirkoniumoxidekorrels in een aluminiumoxidematrix ondergaan een metastabiele fase waarin hun korrels transformatie ondergaan van tetragonale naar monokliene structuren, waardoor spanningsgeïnduceerde scheuren worden verminderd door de weerstand tegen slijtage en schokken te vergroten. Gehard zirkoniumoxide met aluminiumoxide ontstaat doorgaans door een pyrofore reactie waarbij zirkonium betrokken is(IV) oxide-octahydraat, Aluminiumnitraat Nanohydraat Triethylamine en HNO3(Salpeterzuur); toenemende deeltjesgroottes bevorderen verder de verspreiding van metastabiele zirkoniumoxidekorrels.