alumina întărită cu zirconiu și-a dovedit proprietățile mecanice superioare în comparație cu zirconia monolitică, inclusiv duritatea la rupere și rezistența la încovoiere. Stabilitatea ZTA provine din faza sa de matrice care protejează și restricționează transformarea boabelor de zirconiu tetragonal, ajutându-l să reziste degradării în condiții hidrotermale in vivo.
Rezistența la încovoiere
Prin adăugarea de zirconiu la ceramica de alumină, Este creată alumină întărită cu zirconiu. Acest material are o rezistență superioară la încovoiere și durabilitate mecanică în situații care o solicită, și, de asemenea, rezistă la coroziunea chimică, precum și la expunerea la fluidele corporale.
Alumina întărită cu zirconiu poate rezista la fluctuațiile rapide de temperatură datorită particulelor sale de zirconiu dispersate într-o matrice de alumină care absorb energia termică și creează tensiuni de compresiune pentru a preveni fisurarea, făcându-l potrivit pentru utilizare în diverse aplicații industriale, cum ar fi componentele cuptorului și motoarele cu turbine cu abur.
This composite ceramic combines the impressive qualities of both alumina and zirconia to deliver extra strength and thermal shock resistance, with superior hardness, flexural strength, fracture toughness and wear resistance that surpass 99% pure alumina in terms of hardness, toughness and wear resistance.
Duritatea la fractură
Zirconia enhances the fracture toughness of alumina ceramics through transformation toughening. When hit, metastable yttrium-stabilised zirconia transforms into monoclinic crystal structures which produce compressive stress that prevents crack propagation.
Zirconia toughened alumina is an ideal material for creating cutting tools due to its hardness, thermal stability and resistance to friction. În plus, its superior mechanical properties contribute significantly to its durability and reliability.
ZTA produced via gelcasting has an exceptional combination of flexural strength, tenacitatea la fractură, biocompatibility and heat/corrosion resistance that make it suitable for hip replacement surgery. Through gelcasting processes it is also possible to tailor its hardness-fracture toughness-flexural strength parameters by changing slurry solid loading levels, mould thickness or sintering temperature parameters to maximize results.
Stress-Strain Curves
zirconia toughened alumina material boasts superior strength and wear resistance, as well as exceptional rigidity for supporting heavy loads without deforming under pressure. În plus, it boasts excellent thermal shock resistance enabling it to tolerate sudden fluctuations in temperature without suffering degradation.
Conținutul de zirconiu peste o anumită limită crește degradarea îmbătrânirii prin microfisuri create în timpul răcirii după sinterizare, care acționează ca căi preferențiale pentru pătrunderea apei în materialul ceramic, ducând la formarea de microfisuri în timpul răcirii, care acționează ca căi preferențiale pentru intrarea și răspândirea acesteia în el. Invers, când sunt sub acest prag, particulele de zirconiu suferă o transformare indusă de stres din fază tetragonală în fază monoclinică, ceea ce reduce degradarea îmbătrânirii.
Rezistență la tracțiune
Alumina întărită cu zirconiu este un material dur și durabil, cu proprietăți excelente de rezistență la uzură și stabilitate termică, făcându-l potrivit pentru componentele care necesită răcire. În plus, thermally stable surfaces like this provide thermal control as well as frictional resistance making them the ideal material choice.
Sub stres, ZTA undergoes a phase transformation from tetragonal to monoclinic which prevents crack propagation and increases fracture toughness, but some studies indicate that increasing unstabilized zirconia leads to reduced tensile strength.
ZTA ceramics typically contain 10%-20% zirconiu, which allows it to be tailored specifically for each application. ZTA is biocompatible, rezistent la temperatură, corrosion-resistant, tough enough to withstand pressure, cost-effective alternative to pure zirconia ceramics and can withstand high temperatures without degradation. Valve seal manufacturers commonly choose it due its corrosion-resistance and pressure-holding capabilities – all qualities ideal for valve seal applications.
Impact Strength
Alumina călită cu zirconiu este foarte rezistentă la coroziune și are o rezistență mecanică excepțională, făcându-le potrivite pentru aplicații care necesită simultan duritate și tenacitate. În plus, ZTA oferă economii de costuri față de ceramica din zirconiu pur.
Combinarea aluminei și zirconiei creează o ceramică cu rezistență la încovoiere mai mare, tenacitatea la fractură, și rezistență la uzură decât alumina pură. Poate rezista la sarcini și impacturi mai mari și este adesea folosit ca un upgrade față de alumina standard în modele care necesită caracteristici suplimentare.
Întărirea prin transformare explică această rezistență crescută; în condiții de stres, Particulele de zirconiu se schimbă de la forma lor tetragonală la forma monoclinică și se extind, comprimând fisurile într-o matrice de alumină și conducând astfel la o rezistență la încovoiere mai mare decât YSZ (Figurile 6c și d).
Rezistenta la coroziune
ZTA ceramic’s combination of alumina and zirconia provides superior corrosion resistance compared to pure 99% alumina materials alone, and has superior hardness, tenacitatea la fractură, flexural strength, and hardness properties than its competitors.
ZTA features outstanding wear and abrasion resistance and chemical compatibility, making it ideal for industrial applications requiring high mechanical durability. În plus, the combination of materials boasts excellent thermal shock resistance allowing rapid temperature changes without cracking or breaking.
Zirconia particles added to an alumina matrix increase its fracture toughness through transformation toughening, an effect caused by stressing zirconia particles which change from tetragonal to monoclinic crystal structures when exposed to compressional stress, producând tensiuni de compresiune care inhibă propagarea fisurilor și cresc semnificativ rezistența la rupere a acesteia.
Rezistenta la socuri termice
Alumina întărită cu zirconiu este o ceramică avansată care combină alumina și zirconia. Pentru a crea ZTA, zirconia este introdusă în matricea principală de alumină înainte de sinterizare pentru un plus de rezistență și rezistență la șoc termic față de ceramica tradițională de alumină; in plus se lauda cu o duritate mai mare, flexural strength, și densitate decât omologul său.
Mecanismul de întărire ZTA implică transformarea de fază indusă de stres de la structuri cristaline de particule de zirconiu tetragonale la monoclinice, crescând duritatea la fractură, protejându-l în același timp de șoc termic și abraziune mecanică. Alumina întărită cu zirconiu este foarte biocompatibilă și nu se corodează rapid, făcându-l ideal pentru etanșările supapelor. În plus, rezistența sa mare la încovoiere îi permite să reziste la presiunea corpului în mod eficient.