Avansert seighet for industrielle applikasjoner

Zirconia herdet aluminiumoksyd (ZTA) keramiske komponenter kombinerer hardheten og styrken til alumina med zirkoniumoksyds overlegne bruddseighet for å levere ytelse og lang levetid for industrielle applikasjoner.

Stressindusert transformasjon av fine tetragonale zirkoniumpartikler innebygd i en aluminiumoksydmatrise fører til ZTA-materialer med overlegen styrke og seighet, egnet for bruk i ulike tøffe miljøer.

Seighet

ZTA-materialer kombinerer hardheten til alumina med zirkonias seighet for uovertruffen motstand mot slitasje og slitasje. Denne effekten er muliggjort gjennom stressindusert transformasjonsherding: når du er stresset, zirkoniumpartikler går over fra deres metastabile tetragonale fase til stabil monoklinisk form; volumutvidelse forårsaket av denne strukturelle endringen hjelper til med å lukke eventuelle sprekker i en aluminiumoksydmatrise og øke seigheten betydelig.

ZTA inneholder zirkonia-blodplater som kjernener seg til en aluminiumoksydmatrise under sintring, forbedrer bruddseigheten og styrken samtidig som den øker bruddseigheten, skape et materiale med større bøyestyrke enn Y-TZP og opptil det dobbelte av dets sykliske utmattelsesstyrke. Denne kombinasjonen av seighet fra alumina kombinert med zirkoniumoksydstyrke gjør ZTA til et utmerket materialvalg for industrielle applikasjoner som krever skademotstand.

Varighet

Zirconia herdet aluminiumoksyd (ZTA) har enestående bøye- og trykkstyrker, med lav termisk ekspansjon tilsvarende den for alumina og fremragende slitestyrkeegenskaper.

Zirconia herdet alumina er laget ved å tilsette tetragonale zirconia korn via stressindusert transformasjon til en hard alumina matrise, omslutter dem i sin struktur samtidig som de begrenser deres transformasjon til lokale områder i stedet for å spre seg utover.

Denne mekanismen gjør alumina-zirconia-kompositter langt mer holdbare enn monolittisk zirconia på grunn av deres motstand mot vannabsorpsjon gjennom kjemisorpsjon; monolittisk zirkoniumoksid kan absorbere polare vannmolekyler som fører til lav temperatur degradering og til slutt nedbrytning etter langvarig bruk.

ZTA, på den annen side, er spesielt utviklet for å lette denne tetragonale til monokliniske transformasjonen gjennom strukturelle egenskaper og kjemiske tilsetningsstoffer. CeramTec markedsfører Biolox Delta ZTA som et eksempel; denne formuleringen inneholder yttria og strontiumaluminat for å lette herdingsmekanismer i sin zirkoniumoksidfase og har følgelig mindre risiko for lavtemperaturnedbrytning samtidig som den tåler høytemperaturmiljøer.

Korrosjonsbestandighet

ZTA-keramikk tilbyr overlegen korrosjonsbestandighet i forhold til sine aluminiumoksyd-motstykker og kan derfor brukes i utstyr utsatt for tøffe miljøer. Videre, ZTA tåler høyere temperaturer samtidig som den gir større kjemisk stabilitet.

Garvie et al (1975) demonstrert at legge til 10-20% ustabilisert zirkoniumoksid kan i stor grad forbedre seigheten sammenlignet med alumina, gjennom transformasjonstømming. Denne prosessen skjer når fint spredte tetragonale metastabile utfellinger endres til monoklinisk zirkoniumoksid under stress, noe som forårsaker volumutvidelse som komprimerer sprekker og bremser eller stopper deres forplantning.

Denne mekanismen ligner den for deformasjonsinduserte spenninger; imidlertid, for å forårsake faseendringer må spenningsfeltet være stort nok; for sprekker i ZTA-prøver kommer denne energien fra bøyespenninger på bruddsteder.

Varmebestandighet

Zirconia Toughened Alumina har et eksepsjonelt høyt smeltepunkt og korrosjonsbestandighet, gjør det til det ideelle materialet for utstyr som ofte utsettes for høye temperaturer. Videre, denne varianten har større friksjonsmotstand enn standard alumina, bidrar til å redusere slitasje på utstyr som er utsatt for høyere nivåer av kinetisk energi.

ZTA-keramikk er laget gjennom stressindusert transformasjon av tetragonale zirkoniumoksidpartikler til en aluminiumoksidmatrise, skaper trykkspenninger i dem som forhindrer sprekkforplantning, øker både styrke og seighet samtidig som den gir motstand mot termisk støt uten brudd eller sprekker. De har utmerket motstand mot termisk støt; motstå raske endringer i temperaturen uten brudd eller sprekkdannelse under stress.

Zirconia-herdet alumina har mange bruksområder på tvers av flere bransjer på grunn av dets enorme sett med egenskaper. Maskinteknikk bruker det til pumpekomponenter og tetninger; halvlederbehandling bruker det på grunn av dets termiske stabilitet og styrke; romfart, bilindustrien og kraftindustrien bruker den som motordeler på grunn av motstanden mot korrosjon og sterke kjemikalier; den tåler til og med høye bøyestyrker for tannimplantater!