Zirconia herdet aluminiumoksyd

Alumina-zirkoniumoksid-kompositter herdes gjennom stressindusert transformasjon av fine tetragonale zirkoniumoksidpartikler til harde, sterke materialer med ekstrem styrke og seighet som gjør dem egnet for ulike bruksområder og miljøer.

Gelcasting ble brukt til å fremstille ZTA-prøver, med stor oppmerksomhet på optimalisering av slurrytilberedning med forskjellige faste belastninger, støpe- og avstøpeprosesser, løsemiddeltørking (osmotisk kontra lufttørking), og pyrolyse- og sintringsprosesser kl 1550 og 1650 grader C for tørkeformål. Tetthet, hardhet, bruddseighet og bøyestyrkevurderinger ble utført på alle prøver fremstilt ved bruk av gelstøping.

Den har høy hardhet

Zirconia herdet alumina (ZTA) er ideell for krevende bruksområder på grunn av sin høye hardhet. Fremstilt ved hjelp av gelstøping, ZTA tilbyr kostnadsbesparelser i forhold til andre keramiske materialer samtidig som de kan skryte av overlegen styrke. ZTA tåler temperaturer på 1650 degC mens den forblir kostnadseffektiv på grunn av at den består av pulvere av yttria-stabilisert zirkoniumoksid og alumina som er kombinert ved hjelp av gelstøpe- og sintringsteknikker.

ZTA-keramikk skiller seg ut på grunn av sin bemerkelsesverdige seighet på grunn av transformasjonen fra tetragonale til monokliniske faser, øker bruddseigheten med så mye som to. Denne mekanismen er forårsaket av forskjeller mellom deres elastisitetsmodul mellom deres respektive faser – henholdsvis zirkoniumoksid og aluminiumoksid – noe som betyr at spenningsfelt opprettet under fasetransformasjon faktisk virker for å dempe sprekkutbredelse, noe som gjør ZTA mye tøffere enn tradisjonell alumina-keramikk.

Zirconia-herdet alumina har overlegen hardhet og bruddseighet over AlN, samt overlegen bøyestyrke sammenlignet med begge disse materialene, gjør den til en utmerket kandidat for bilindustrien og bærekraftige energiapplikasjoner. Videre, ZTA har overlegen termisk støtmotstand samt gode elektriske isolasjonsegenskaper, gjør den egnet for bilbruk og annen medisinsk bruk; dessuten, ZTA viser ikke DNA-skade eller kreftogenetiske effekter i pattedyrceller, gir potensiell bruk som tannimplantatmateriale på grunn av dets utmerkede mekaniske egenskaper og biokompatibilitetsegenskaper.

Den har høy seighet

Zirconia herdet alumina (ZTA), eller zirkoniumherdet aluminiumoksyd, er et keramisk materiale sammensatt av både alumina og zirkonium som tilbyr eksepsjonelle mekaniske egenskaper som høy bøyningsseighet, bruddseighet, elastisitet, hardhet og slitestyrke. Forholdet mellom disse materialene kan enkelt modifiseres for å møte spesifikke bruksområder; ZTA-produkter overstråler de som er laget med ren zirkonium, samtidig som de er mer kostnadseffektive.

Dette materialet har blitt brukt med suksess i hofteerstatning lårbenshoder og acetabulære liner på grunn av dets biokompatibilitet og langsiktige belastningsbærende evner. Imidlertid, dens egnethet må først vurderes in vivo.

ZTA oppnår høy seighet på grunn av sin metastabile tetragonale struktur og trykkkraft fra en aluminamatrise, hvor høye strekkspenninger forårsaker transformasjonsherding; det vil si, zirkoniumoksid transformeres til monokliniske former når det utsettes for kompresjonskrefter fra en aluminiumoksidmatrise, produserer spenningsenergier som bremser eller stopper sprekkforplantning og derved produserer transformasjonsforsterkende effekter som forhindrer sprekkforplantning.

ZTA har betydelig forbedret bøyestyrke over 99% alumina keramikk på grunn av sin metastabile tetragonale fase og alumina matrise, overgår den betydelig i denne forbindelse. Imidlertid, aluminiumoksyd-zirkoniumoksid-kompositter kan bli sprø på grunn av lavere homogenitet og luftinnfanging samt partikkelagglomerering som fører til punktdefekter og redusert bøyestyrke – men ytelsen overgår tradisjonell alumina-keramikk både i medisinsk og industriell bruk.

Den har høy styrke

Zirconia herdet alumina er et ekstremt slitesterkt materiale, som gjør den egnet for bærende applikasjoner. Produsert gjennom stressindusert transformasjon av fine tetragonale zirkoniumoksidpartikler til en aluminiumoksidmatrise, produksjonen resulterer i svært jevn partikkelfordeling med eksepsjonelle styrke- og seighetsegenskaper.

Keramikk er også svært motstandsdyktig mot kjemisk korrosjon. Den er egnet for mange bruksområder, inkludert medisinske implantater og tannmaterialer på grunn av dens evne til å tåle gjentatt eksponering for kroppsvæsker og kjemikalier.

ZTA skiller seg også ut med sin termiske støtmotstand, siden zirkoniumoksidpartiklene spredt i en aluminiumoksidmatrise absorberer termisk energi og skaper trykkspenninger for å unngå sprekkdannelse – dette gjør at ZTA-keramikk trygt kan brukes til høytemperaturapplikasjoner som ovnskomponenter og turbinmotordeler uten å risikere skade eller feil.

ZTA henter sin styrke fra strukturen og distribusjonen av nanopartikler, samt varm isostatisk pressing og konvensjonell sintring for økt pålitelighet. For ekstra fleksibilitet, det kan også produseres ved bruk av sol-gel-fremstillingsmetoder som transformerer molekyler til faste stoffer – i dette tilfellet kombinerer aluminapulver og zirkoniumoksidpulver i en gellignende væske som deretter kan formes til forskjellige former før de bakes i en ovn til herding har funnet sted før de deformes og tørkes for å gi ZTA med fine krystallstrukturer med høy tetthet sammen med endrede krystaller, atomisk, elektroniske tilstander som resulterer i ZTA som viser høy tetthet så vel som endret krystall, atomtilstander samt endrede krystallstrukturer, endrede krystallstrukturer så vel som endrede krystaller, atomiske tilstander som resulterer i endret krystall, atomtilstander for økt pålitelighet.

Den har høy temperaturmotstand

ZTA-materiale gir overlegen temperaturmotstand, gjør den egnet for applikasjoner som krever ekstrem holdbarhet. Videre, dens korrosjonsbestandighet og høyere bøyestyrke gjør ZTA egnet for langvarig eksponering for temperaturer opp til 1773 K – gjør det til et utmerket valg for langvarig utstyrseksponering for høye varmenivåer.

Nyere forskning indikerer at zirkoniumoksid forbedrer de mekaniske egenskapene til alumina, spesielt dens seighet og bøyestyrke. Denne effekten oppstår fordi zirkoniumoksidpartikler danner trykkspenning på en aluminiumoksidmatrise når de er under stress; denne trykkspenningen bidrar til å redusere sprekkforplantningen samtidig som den øker bruddseigheten.

Mange faktorer påvirker ytelsen til ZTA-kompositter, som sintringsmetoder og temperaturer samt mengden zirkoniumoksid som tilsettes. Generelt sett, å legge til mer zirkonium har en tendens til å forbedre ytelsen; for mye zirkoniumoksid kan imidlertid redusere bøyestyrken og bruddseigheten.

Alumina-zirkonia-herdet alumina (AT) er et avansert teknisk keramisk materiale som brukes i ulike industrielle applikasjoner. Konstruert av alumina og zirkoniumoksid forbundet med keramiske bindinger som forbedrer bøyestyrken og bruddseigheten til materialet, AZT er et utmerket materiale for maskiner utsatt for høye temperaturer som ovner og ovner.