Resistência Avançada para Aplicações Industriais
Alumina Endurecida com Zircônia (ZTA) componentes cerâmicos combinam a dureza e a resistência da alumina com a resistência superior à fratura da zircônia para oferecer desempenho e longevidade para aplicações industriais.
A transformação induzida por tensão de finas partículas tetragonais de zircônia incorporadas em uma matriz de alumina leva a materiais ZTA com resistência e tenacidade superiores, adequado para uso em vários ambientes agressivos.
Resistência
Os materiais ZTA combinam a dureza da alumina com a tenacidade da zircônia para oferecer resistência incomparável ao desgaste e à abrasão. Este efeito é possível através do endurecimento por transformação induzido por tensão: quando estressado, transição de partículas de zircônia de sua fase tetragonal metaestável para forma monoclínica estável; a expansão de volume causada por esta mudança estrutural ajuda a fechar quaisquer fissuras dentro de uma matriz de alumina e aumenta significativamente a tenacidade.
ZTA contém plaquetas de zircônia que se transformam em uma matriz de alumina durante a sinterização, melhorando a tenacidade e a resistência à fratura enquanto aumenta a tenacidade à fratura, criando um material com maior resistência à flexão que o Y-TZP e até duas vezes sua resistência à fadiga cíclica. Esta combinação de tenacidade da alumina combinada com a resistência da zircônia torna o ZTA uma excelente escolha de material para aplicações industriais que exigem resistência a danos.
Durabilidade
Alumina Endurecida com Zircônia (ZTA) possui excelentes resistências à flexão e à compressão, com baixa expansão térmica equivalente à da alumina e excelentes propriedades de resistência ao desgaste.
A alumina endurecida com zircônia é criada pela adição de grãos de zircônia tetragonais por meio de transformação induzida por tensão em uma matriz de alumina dura, envolvendo-os em sua estrutura, ao mesmo tempo em que restringe sua transformação a áreas locais, em vez de se espalhar por toda parte..
Este mecanismo torna os compósitos de alumina-zircônia muito mais duráveis do que a zircônia monolítica devido à sua resistência à absorção de água através da quimissorção.; a zircônia monolítica pode absorver moléculas polares de água, o que leva à degradação em baixa temperatura e, eventualmente, à quebra após uso prolongado.
ZTA, por outro lado, é projetado especificamente para facilitar essa transformação tetragonal em monoclínica por meio de características estruturais e aditivos químicos. CeramTec comercializa Biolox Delta ZTA como exemplo; esta formulação contém aluminato de ítria e estrôncio para facilitar os mecanismos de endurecimento dentro de sua fase de zircônia e, consequentemente, tem menos risco de degradação em baixa temperatura, ao mesmo tempo em que resiste a ambientes de alta temperatura.
Resistência à corrosão
A cerâmica ZTA oferece resistência à corrosão superior em relação às suas contrapartes de alumina e pode, portanto, ser usada em equipamentos sujeitos a ambientes agressivos. Além disso, ZTA pode suportar temperaturas mais altas e ao mesmo tempo oferecer maior estabilidade química.
Garvie e outros (1975) demonstrou que adicionar 10-20% a zircônia não estabilizada pode aumentar muito a resistência em comparação com a alumina, através do endurecimento da transformação. Este processo ocorre quando precipitados metaestáveis tetragonais finamente dispersos se transformam em zircônia monoclínica sob tensão, causando expansão de volume que comprime rachaduras e retarda ou interrompe sua propagação..
Este mecanismo se assemelha ao das tensões induzidas por deformação; no entanto, para causar mudanças de fase, o campo de tensão deve ser grande o suficiente; para trincas em amostras ZTA esta energia vem de tensões de flexão nos locais de fratura.
Resistência ao Calor
A alumina temperada com zircônia possui um ponto de fusão excepcionalmente alto e resistência à corrosão, tornando-o o material ideal para equipamentos frequentemente expostos a altas temperaturas. Além disso, esta variante tem maior resistência ao atrito do que a alumina padrão, ajudando a reduzir o desgaste em equipamentos expostos a níveis mais elevados de energia cinética.
A cerâmica ZTA é criada através da transformação induzida por estresse de partículas tetragonais de zircônia em uma matriz de alumina, criando tensões de compressão dentro deles que impedem a propagação de fissuras, aumentando a resistência e a tenacidade, proporcionando resistência ao choque térmico sem fratura ou rachadura. Eles possuem excelente resistência ao choque térmico; resistir a mudanças rápidas de temperatura sem fraturar ou rachar sob tensão.
A alumina temperada com zircônia tem muitos usos em vários setores devido ao seu vasto conjunto de propriedades. A engenharia mecânica utiliza-o para componentes e vedações de bombas; o processamento de semicondutores utiliza-o devido à sua estabilidade térmica e resistência; aeroespacial, as indústrias automotiva e de energia utilizam-no como peças de motor devido à sua resistência contra corrosão e produtos químicos agressivos; pode até suportar altas resistências à flexão para implantes dentários!