a alumina temperada com zircônia provou suas propriedades mecânicas superiores em comparação com a zircônia monolítica, incluindo resistência à fratura e resistência à flexão. A estabilidade do ZTA decorre da sua fase matriz que protege e restringe a transformação de grãos de zircônia tetragonais, ajudando-o a resistir à degradação sob condições hidrotérmicas in vivo.
Resistência à Flexão
Adicionando zircônia à cerâmica de alumina, alumina temperada com zircônia é criada. Este material apresenta resistência à flexão superior e durabilidade mecânica em situações que o exigem, e também resiste à corrosão química, bem como à exposição a fluidos corporais.
a alumina endurecida com zircônia pode suportar rápidas flutuações de temperatura devido às suas partículas de zircônia dispersas dentro de uma matriz de alumina, absorvendo energia térmica e criando tensões de compressão para evitar rachaduras, tornando-o adequado para uso em diversas aplicações industriais, como componentes de fornos e motores de turbinas a vapor.
Esta cerâmica composta combina as qualidades impressionantes da alumina e da zircônia para oferecer força extra e resistência ao choque térmico, com dureza superior, resistência à flexão, tenacidade à fratura e resistência ao desgaste que superam 99% alumina pura em termos de dureza, tenacidade e resistência ao desgaste.
Resistência à fratura
A zircônia aumenta a resistência à fratura da cerâmica de alumina por meio do endurecimento por transformação. Quando atingido, A zircônia metaestável estabilizada com ítrio se transforma em estruturas cristalinas monoclínicas que produzem tensão de compressão que impede a propagação de trincas.
A alumina temperada com zircônia é um material ideal para a criação de ferramentas de corte devido à sua dureza, estabilidade térmica e resistência ao atrito. Além disso, suas propriedades mecânicas superiores contribuem significativamente para sua durabilidade e confiabilidade.
ZTA produzido via gelcasting possui uma combinação excepcional de resistência à flexão, tenacidade à fratura, biocompatibilidade e resistência ao calor/corrosão que o tornam adequado para cirurgia de substituição de quadril. Através de processos de gelcasting também é possível adaptar seus parâmetros de dureza-tenacidade à fratura-resistência à flexão, alterando os níveis de carga de sólidos da lama, espessura do molde ou parâmetros de temperatura de sinterização para maximizar resultados.
Curvas Tensão-Deformação
O material de alumina endurecida com zircônia possui resistência superior e resistência ao desgaste, bem como rigidez excepcional para suportar cargas pesadas sem deformar sob pressão. Além disso, possui excelente resistência ao choque térmico, permitindo tolerar flutuações repentinas de temperatura sem sofrer degradação.
O teor de zircônia acima de um certo limite aumenta a degradação pelo envelhecimento através de microfissuras criadas durante o resfriamento após a sinterização que atuam como rotas preferenciais para a penetração de água no material cerâmico, levando à formação de microfissuras durante o resfriamento que atuam como caminhos preferenciais para sua entrada e propagação nele. Por outro lado, quando abaixo deste limite, as partículas de zircônia sofrem transformação induzida por estresse da fase tetragonal para a fase monoclínica, o que reduz a degradação pelo envelhecimento.
Resistência à tracção
A alumina temperada com zircônia é um material duro e durável com excelente resistência ao desgaste e propriedades de estabilidade térmica, tornando-o adequado para componentes que requerem resfriamento. Adicionalmente, superfícies termicamente estáveis como esta fornecem controle térmico, bem como resistência ao atrito, tornando-as a escolha de material ideal.
Sob estresse, ZTA passa por uma transformação de fase de tetragonal para monoclínica que evita a propagação de trincas e aumenta a tenacidade à fratura, mas alguns estudos indicam que o aumento da zircônia não estabilizada leva à redução da resistência à tração.
A cerâmica ZTA normalmente contém 10%-20% zircônia, o que permite que seja adaptado especificamente para cada aplicação. ZTA é biocompatível, resistente à temperatura, resistente à corrosão, resistente o suficiente para suportar a pressão, alternativa econômica à cerâmica de zircônia pura e pode suportar altas temperaturas sem degradação. Os fabricantes de vedações de válvulas geralmente a escolhem devido à sua resistência à corrosão e capacidade de retenção de pressão. – todas as qualidades ideais para aplicações de vedação de válvula.
Resistência ao Impacto
alumina temperada com zircônia é altamente resistente à corrosão e possui excepcional resistência mecânica, tornando-os adequados para aplicações que exigem dureza e tenacidade simultaneamente. Além disso, ZTA oferece economia de custos em relação à cerâmica de zircônia pura.
A combinação de alumina e zircônia cria uma cerâmica com maior resistência à flexão, tenacidade à fratura, e resistência ao desgaste do que a alumina pura. Ele pode suportar cargas e impactos mais elevados e é frequentemente usado como uma atualização em relação à alumina padrão em projetos que exigem recursos adicionais.
O endurecimento da transformação é responsável por esse aumento de força; sob condições de estresse, partículas de zircônia mudam de sua forma tetragonal para monoclínica e se expandem, comprimindo rachaduras em uma matriz de alumina e, assim, levando a maior resistência à flexão do que YSZ (Figuras 6c e d).
Resistência à corrosão
A combinação de alumina e zircônia da cerâmica ZTA oferece resistência à corrosão superior em comparação com a cerâmica pura 99% materiais de alumina sozinhos, e tem dureza superior, tenacidade à fratura, resistência à flexão, e propriedades de dureza do que seus concorrentes.
ZTA apresenta excelente resistência ao desgaste e à abrasão e compatibilidade química, tornando-o ideal para aplicações industriais que exigem alta durabilidade mecânica. Além disso, a combinação de materiais possui excelente resistência ao choque térmico, permitindo rápidas mudanças de temperatura sem rachar ou quebrar.
Partículas de zircônia adicionadas a uma matriz de alumina aumentam sua resistência à fratura por meio do endurecimento por transformação, um efeito causado pelo estresse de partículas de zircônia que mudam de estruturas cristalinas tetragonais para monoclínicas quando expostas a tensões de compressão, produzindo tensões de compressão que inibem a propagação de trincas e aumentam significativamente sua resistência à fratura.
Resistência ao choque térmico
alumina temperada com zircônia é uma cerâmica avançada que combina alumina e zircônia. Para criar ZTA, a zircônia é introduzida na matriz principal de alumina antes da sinterização para maior resistência e resistência ao choque térmico em relação à cerâmica de alumina tradicional; além disso, possui maior dureza, resistência à flexão, e densidade do que sua contraparte.
O mecanismo de endurecimento ZTA envolve a transformação de fase induzida por estresse de estruturas cristalinas de partículas de zircônia tetragonais para monoclínicas, aumentando a resistência à fratura enquanto protege contra choque térmico e abrasão mecânica. alumina temperada com zircônia é altamente biocompatível e não corrói rapidamente, tornando-o ideal para vedações de válvulas. Além disso, sua alta resistência à flexão permite suportar a pressão corporal de forma eficaz.