Tlenek glinu wzmocniony tlenkiem cyrkonu
Kompozyty tlenek glinu i tlenek cyrkonu są utwardzane w wyniku wywołanej naprężeniem transformacji drobnych tetragonalnych cząstek tlenku cyrkonu w twarde, mocne materiały o wyjątkowej wytrzymałości i wytrzymałości, dzięki czemu nadają się do różnych zastosowań i środowisk.
Do wytworzenia próbek ZTA zastosowano odlewanie żelowe, ze szczególną uwagą zwróconą na optymalizację przygotowania zawiesiny przy różnych zawartościach substancji stałych, procesy formowania i rozformowywania, suszenie rozpuszczalnikiem (suszenie osmotyczne a suszenie na powietrzu), oraz procesy pirolizy i spiekania w temp 1550 I 1650 stopni C w celu suszenia. Gęstość, twardość, Oceny odporności na pękanie i wytrzymałości na zginanie przeprowadzono na wszystkich próbkach wytworzonych metodą odlewania żelowego.
Ma wysoką twardość
Tlenek glinu wzmocniony cyrkonem (ZTA) jest idealny do wymagających zastosowań ze względu na wysoką twardość. Wykonane metodą odlewu żelowego, ZTA oferuje oszczędności w porównaniu z innymi materiałami ceramicznymi, jednocześnie oferując doskonałą wytrzymałość. ZTA toleruje temperatury 1650 st.C, zachowując jednocześnie opłacalność dzięki zawartości proszków tlenku cyrkonu i tlenku glinu stabilizowanego tlenkiem itru, które połączono przy użyciu technik odlewania żelowego i spiekania.
Ceramika ZTA wyróżnia się niezwykłą wytrzymałością wynikającą z przejścia z fazy tetragonalnej w jednoskośną, zwiększając odporność na pękanie aż o dwa. Mechanizm ten jest spowodowany różnicami pomiędzy ich modułem sprężystości pomiędzy odpowiadającymi im fazami – odpowiednio tlenek cyrkonu i tlenek glinu – co oznacza, że pola naprężeń powstające podczas przemiany fazowej w rzeczywistości ograniczają propagację pęknięć, czyniąc ZTA znacznie wytrzymalszym niż tradycyjna ceramika z tlenku glinu.
Tlenek glinu wzmocniony tlenkiem cyrkonu charakteryzuje się wyższą twardością i odpornością na pękanie w porównaniu z AlN, jak również doskonałą wytrzymałość na zginanie w porównaniu z obydwoma tymi materiałami, co czyni go doskonałym kandydatem do zastosowań w motoryzacji i zrównoważonej energii. Ponadto, ZTA charakteryzuje się doskonałą odpornością na szok termiczny, a także dobrymi właściwościami izolacji elektrycznej, dzięki czemu nadaje się do zastosowań motoryzacyjnych i innych zastosowań medycznych; ponadto, ZTA nie wykazuje uszkodzeń DNA ani skutków rakotwórczych w komórkach ssaków, zapewnia potencjalne zastosowanie jako materiał na implanty dentystyczne ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne i właściwości biokompatybilności.
Ma wysoką wytrzymałość
Tlenek glinu wzmocniony cyrkonem (ZTA), lub tlenek glinu wzmocniony cyrkonem, to materiał ceramiczny składający się zarówno z tlenku glinu, jak i cyrkonu, oferujący wyjątkowe właściwości mechaniczne, takie jak wysoka wytrzymałość na zginanie, odporność na pękanie, elastyczność, twardość i odporność na zużycie. Proporcje pomiędzy tymi materiałami można łatwo modyfikować w celu spełnienia określonych zastosowań; Produkty ZTA przewyższają produkty wykonane z czystego tlenku cyrkonu, a jednocześnie są bardziej opłacalne.
Materiał ten jest z powodzeniem stosowany w głowach kości udowych i panewkach do endoprotezoplastyki stawu biodrowego ze względu na jego biokompatybilność i zdolność do długotrwałego przenoszenia obciążeń. Jednakże, jego przydatność należy najpierw ocenić in vivo.
ZTA osiąga wysoką wytrzymałość dzięki metastabilnej strukturze tetragonalnej i sile ściskającej z osnowy z tlenku glinu, gdzie duże naprężenia rozciągające powodują hartowanie transformacyjne; to jest, tlenek cyrkonu przekształca się w formy jednoskośne pod wpływem sił ściskających z matrycy tlenku glinu, wytwarzanie energii naprężeń, które spowalniają lub zatrzymują propagację pęknięć, powodując w ten sposób efekty hartowania transformacyjnego, które zapobiegają propagacji pęknięć.
ZTA charakteryzuje się znacznie zwiększoną wytrzymałością na zginanie 99% ceramika z tlenku glinu ze względu na metastabilną fazę tetragonalną i osnowę z tlenku glinu, pod tym względem wyraźnie go przewyższa. Jednakże, kompozyty tlenek glinu i tlenku cyrkonu mogą stać się kruche ze względu na niższą jednorodność i uwięzienie powietrza, a także aglomerację cząstek prowadzącą do defektów punktowych i zmniejszonej wytrzymałości na zginanie – jednak jego wydajność przewyższa tradycyjną ceramikę z tlenku glinu zarówno w zastosowaniach medycznych, jak i przemysłowych.
Ma wysoką wytrzymałość
Tlenek glinu wzmocniony tlenkiem cyrkonu jest materiałem niezwykle trwałym, co sprawia, że nadaje się do zastosowań nośnych. Wytwarzany w wyniku wywołanej naprężeniem transformacji drobnych tetragonalnych cząstek tlenku cyrkonu w matrycę z tlenku glinu, jego produkcja skutkuje bardzo równomiernym rozkładem cząstek o wyjątkowych właściwościach wytrzymałościowych i wytrzymałościowych.
Ceramika jest również bardzo odporna na korozję chemiczną. Nadaje się do wielu zastosowań, w tym do implantów medycznych i materiałów dentystycznych, ze względu na jego odporność na wielokrotne narażenie na płyny ustrojowe i chemikalia.
ZTA wyróżnia się także odpornością na szok termiczny, ponieważ cząstki tlenku cyrkonu rozproszone w matrycy tlenku glinu pochłaniają energię cieplną i wytwarzają naprężenia ściskające, aby uniknąć powstawania pęknięć – pozwala to na bezpieczne wykorzystanie ceramiki ZTA w zastosowaniach wysokotemperaturowych, takich jak elementy pieców i części silników turbinowych, bez ryzyka uszkodzenia lub awarii.
ZTA czerpie swoją siłę ze swojej struktury i rozkładu nanocząstek, a także prasowanie izostatyczne na gorąco i konwencjonalne spiekanie w celu zwiększenia niezawodności. Dla dodatkowej elastyczności, można go również wytwarzać przy użyciu metod wytwarzania zol-żel, które przekształcają cząsteczki w ciała stałe – w tym przypadku połączenie proszku tlenku glinu i proszków tlenku cyrkonu w żelopodobnej cieczy, z której można następnie uformować różne kształty przed wypieczeniem w piekarniku aż do utwardzenia, a następnie wyjęciem z formy i wysuszeniem, w wyniku czego otrzymuje się ZTA o drobnych strukturach krystalicznych o dużej gęstości wraz ze zmienionymi kryształami, atomowy, stany elektronowe skutkujące ZTA, które wykazują wysoką gęstość, a także zmieniony kryształ, stany atomowe oraz zmienione struktury krystaliczne, zmienione struktury krystaliczne, jak również zmieniony kryształ, stany atomowe skutkujące zmienionym kryształem, stany atomowe dla zwiększenia niezawodności.
Posiada odporność na wysoką temperaturę
Materiał ZTA zapewnia doskonałą odporność na temperaturę, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających ekstremalnej trwałości. Ponadto, jego odporność na korozję i większa wytrzymałość na zginanie sprawiają, że ZTA nadaje się do długotrwałego narażenia na temperatury do 1773 K – co czyni go doskonałym wyborem w przypadku długotrwałego narażenia sprzętu na działanie wysokich temperatur.
Ostatnie badania wskazują, że tlenek cyrkonu poprawia właściwości mechaniczne tlenku glinu, w szczególności jego wytrzymałość i wytrzymałość na zginanie. Efekt ten występuje, ponieważ cząstki tlenku cyrkonu pod wpływem naprężenia tworzą naprężenie ściskające na osnowie tlenku glinu; to naprężenie ściskające pomaga zmniejszyć propagację pęknięć, jednocześnie zwiększając odporność na pękanie.
Na właściwości kompozytów ZTA wpływa wiele czynników, takie jak metody i temperatury spiekania, a także ilość dodanego tlenku cyrkonu. Zazwyczaj, dodanie większej ilości tlenku cyrkonu zwykle poprawia wydajność; jednakże zbyt duża ilość tlenku cyrkonu może zmniejszyć jego wytrzymałość na zginanie, a także odporność na pękanie.
Korund wzmocniony tlenkiem glinu i tlenkiem cyrkonu (TO) to zaawansowany techniczny materiał ceramiczny stosowany w różnych zastosowaniach przemysłowych. Zbudowany z tlenku glinu i tlenku cyrkonu połączonych wiązaniami ceramicznymi, które zwiększają wytrzymałość materiału na zginanie i odporność na pękanie, AZT stanowi doskonały materiał do maszyn narażonych na działanie wysokich temperatur, takich jak piece i piece.