zirkonia-herdet alumina har bevist sine overlegne mekaniske egenskaper sammenlignet med monolittisk zirkonia, inkludert bruddseighet og bøyestyrke. ZTAs stabilitet stammer fra matrisefasen som beskytter og begrenser transformasjonen av tetragonale zirkoniumoksidkorn, hjelper den motstå nedbrytning under in vivo hydrotermiske forhold.
Bøyestyrke
Ved å tilsette zirconia til alumina keramikk, zirkonia-herdet alumina er laget. Dette materialet har overlegen bøyestyrke og mekanisk holdbarhet i situasjoner som krever det, og motstår også kjemisk korrosjon samt eksponering for kroppsvæsker.
zirkonia-herdet aluminiumoksyd tåler raske temperatursvingninger på grunn av dets zirkoniumoxydpartikler spredt i en aluminiumoksydmatrise som absorberer termisk energi og skaper trykkspenninger for å forhindre sprekkdannelse, gjør den egnet for bruk i ulike industrielle applikasjoner som ovnskomponenter og dampturbinmotorer.
Denne komposittkeramikken kombinerer de imponerende egenskapene til både alumina og zirkoniumoksid for å gi ekstra styrke og motstand mot termisk støt, med overlegen hardhet, bøyestyrke, bruddseighet og slitestyrke som overgår 99% ren alumina når det gjelder hardhet, seighet og slitestyrke.
Brudd seighet
Zirconia forbedrer bruddseigheten til alumina-keramikk gjennom transformasjonsherding. Når du treffer, metastabil yttrium-stabilisert zirkoniumoksid forvandles til monokliniske krystallstrukturer som produserer trykkspenning som forhindrer sprekkforplantning.
Zirconia herdet alumina er et ideelt materiale for å lage skjæreverktøy på grunn av hardheten, termisk stabilitet og motstand mot friksjon. Videre, dens overlegne mekaniske egenskaper bidrar betydelig til dens holdbarhet og pålitelighet.
ZTA produsert via gelstøping har en eksepsjonell kombinasjon av bøyestyrke, bruddseighet, biokompatibilitet og varme/korrosjonsbestandighet som gjør den egnet for hofteprotesekirurgi. Gjennom gelstøpeprosesser er det også mulig å skreddersy parametrene for hardhet, bruddseighet og bøyestyrke ved å endre belastningsnivåer for slam, formtykkelse eller sintringstemperaturparametere for å maksimere resultatene.
Stress-Strain Kurver
zirkonia-herdet aluminiumoksydmateriale har overlegen styrke og slitestyrke, samt eksepsjonell stivhet for å bære tunge belastninger uten å deformeres under trykk. Videre, den har utmerket termisk støtmotstand som gjør at den kan tolerere plutselige temperatursvingninger uten å bli forringet.
Zirkoniumoksidinnhold over en viss grense øker aldringsdegraderingen gjennom mikrosprekker som dannes under avkjøling etter sintring som fungerer som foretrukne ruter for vanninntrengning i keramisk materiale, fører til at det dannes mikrosprekker under avkjøling som fungerer som foretrukne veier for inntrengning og spredning inn i den. Omvendt, når under denne terskelen gjennomgår zirkoniumoksidpartiklene stressindusert transformasjon fra tetragonal fase til monoklinisk fase som reduserer aldringsdegradering.
Strekkstyrke
Zirconia herdet alumina er hardt og slitesterkt materiale med utmerket slitestyrke og termiske stabilitetsegenskaper, gjør den egnet for komponenter som krever kjøling. I tillegg, termisk stabile overflater som dette gir termisk kontroll samt friksjonsmotstand, noe som gjør dem til det ideelle materialvalget.
Under stress, ZTA gjennomgår en fasetransformasjon fra tetragonal til monoklinisk som forhindrer sprekkforplantning og øker bruddseigheten, men noen studier indikerer at økende ustabilisert zirkoniumoksid fører til redusert strekkfasthet.
ZTA keramikk inneholder vanligvis 10%-20% zirkoniumoksid, som gjør at den kan skreddersys spesifikt for hver applikasjon. ZTA er biokompatibel, temperaturbestandig, korrosjonsbestandig, tøff nok til å tåle press, kostnadseffektivt alternativ til ren zirconia keramikk og tåler høye temperaturer uten nedbrytning. Ventiltetningsprodusenter velger det vanligvis på grunn av dens korrosjonsbestandighet og trykkholdende evner – alle kvaliteter ideelle for ventiltetningsapplikasjoner.
Slagstyrke
zirkonia-herdet alumina er svært korrosjonsbestandig og har eksepsjonell mekanisk styrke, gjør dem egnet for applikasjoner som krever hardhet og seighet samtidig. Videre, ZTA tilbyr kostnadsbesparelser i forhold til ren zirconia keramikk.
Ved å kombinere alumina og zirconia skapes en keramikk med høyere bøyestyrke, bruddseighet, og slitestyrke enn ren alumina. Den tåler høyere belastninger og støt og brukes ofte som en oppgradering i forhold til standard alumina i design som krever tilleggsfunksjoner.
Transformasjonsherding står for denne økte styrken; under stressforhold, zirkoniumpartikler endres fra sin tetragonale til monokliniske form og utvider seg, komprimere sprekker i en aluminamatrise og dermed føre til høyere bøyestyrke enn YSZ (Figurene 6c og d).
Korrosjonsbestandighet
ZTA keramikks kombinasjon av alumina og zirconia gir overlegen korrosjonsbestandighet sammenlignet med ren 99% aluminiumoksydmaterialer alene, og har overlegen hardhet, bruddseighet, bøyestyrke, og hardhetsegenskaper enn konkurrentene.
ZTA har enestående slitasje- og slitestyrke og kjemisk kompatibilitet, gjør den ideell for industrielle applikasjoner som krever høy mekanisk holdbarhet. Videre, kombinasjonen av materialer har utmerket termisk støtmotstand som tillater raske temperaturendringer uten å sprekke eller brekke.
Zirkoniumoksidpartikler tilsatt en aluminiumoksidmatrise øker dens bruddseighet gjennom transformasjonsherding, en effekt forårsaket av stressende zirkoniumoksidpartikler som endres fra tetragonale til monokliniske krystallstrukturer når de utsettes for kompresjonsbelastning, produserer trykkspenninger som hemmer sprekkforplantning og øker bruddseigheten betydelig.
Termisk støtmotstand
zirconia herdet alumina er en avansert keramikk som kombinerer alumina og zirconia. For å lage ZTA, zirkoniumoksid introduseres i hovedaluminiumoksidmatrisen før sintring for økt styrke og termisk støtmotstand i forhold til tradisjonell aluminiumoksidkeramikk; dessuten har den høyere hardhet, bøyestyrke, og tetthet enn sin motpart.
ZTA-forsterkningsmekanisme involverer stressindusert fasetransformasjon fra tetragonale til monokliniske zirkoniumpartikkelkrystallstrukturer, øker bruddseigheten samtidig som den beskyttes mot termisk sjokk og mekanisk slitasje. zirkonia-herdet alumina er svært biokompatibelt og korroderer ikke raskt, gjør den ideell for ventiltetninger. Videre, den høye bøyestyrken gjør at den tåler kroppspress effektivt.