Упрочненный диоксидом циркония оксид алюминия доказал свои превосходные механические свойства по сравнению с монолитным диоксидом циркония., включая вязкость разрушения и прочность на изгиб. Стабильность ZTA обусловлена его матричной фазой, которая защищает и ограничивает трансформацию тетрагональных зерен диоксида циркония., помогая ему противостоять деградации в гидротермальных условиях in vivo.
изгибная прочность
Путем добавления циркония в глиноземную керамику, создается закаленный цирконий оксид алюминия. Этот материал обладает превосходной прочностью на изгиб и механической прочностью в ситуациях, когда этого требуют., а также противостоит химической коррозии, а также воздействию биологических жидкостей..
Упрочненный диоксидом алюминия диоксид циркония может выдерживать быстрые колебания температуры благодаря частицам диоксида циркония, диспергированным в матрице оксида алюминия, поглощающим тепловую энергию и создающим сжимающие напряжения для предотвращения растрескивания., что делает его пригодным для использования в различных промышленных применениях, таких как компоненты печей и паровых турбинных двигателей..
Эта композитная керамика сочетает в себе впечатляющие качества оксида алюминия и циркония, обеспечивая дополнительную прочность и устойчивость к термическому удару., с превосходной твердостью, прочность на изгиб, вязкость разрушения и износостойкость, превосходящие 99% чистый оксид алюминия по твердости, прочность и износостойкость.
Вязкость разрушения
Цирконий повышает вязкость разрушения глиноземной керамики за счет трансформационного упрочнения.. При попадании, метастабильный диоксид циркония, стабилизированный иттрием, превращается в моноклинные кристаллические структуры, которые создают сжимающее напряжение, предотвращающее распространение трещин..
Циркониевый закаленный глинозем является идеальным материалом для создания режущих инструментов благодаря своей твердости., термическая стабильность и устойчивость к трению. Более того, его превосходные механические свойства в значительной степени способствуют его долговечности и надежности..
ZTA, произведенный методом гель-литья, обладает исключительным сочетанием прочности на изгиб., вязкость разрушения, биосовместимость и устойчивость к нагреву/коррозии, что делает его пригодным для операций по замене тазобедренного сустава.. С помощью процессов гель-литья также можно адаптировать параметры твердости, вязкости разрушения и прочности на изгиб, изменяя уровни содержания твердых частиц в суспензии., толщина формы или параметры температуры спекания для достижения максимальных результатов.
Кривые напряжения-деформации
Материал из оксида алюминия, закаленный цирконием, обладает превосходной прочностью и износостойкостью., а также исключительная жесткость для выдерживания тяжелых грузов без деформации под давлением. Более того, он может похвастаться превосходной термостойкостью, что позволяет ему выдерживать резкие колебания температуры без разрушения..
Содержание циркония выше определенного предела увеличивает деградацию при старении из-за микротрещин, образующихся во время охлаждения после спекания, которые служат предпочтительными путями проникновения воды в керамический материал., приводящие к образованию микротрещин при охлаждении, которые служат преимущественными путями для его проникновения и распространения в него.. Наоборот, когда ниже этого порога частицы диоксида циркония подвергаются индуцированному напряжению преобразованию из тетрагональной фазы в моноклинную фазу, что уменьшает деградацию при старении..
Предел прочности
Упрочненный цирконием оксид алюминия — твердый и прочный материал с превосходной износостойкостью и термостабильностью., что делает его пригодным для компонентов, требующих охлаждения. Кроме того, такие термостабильные поверхности обеспечивают термоконтроль, а также сопротивление трению, что делает их идеальным выбором материала..
Под стрессом, ZTA претерпевает фазовое превращение из тетрагонального в моноклинное, что предотвращает распространение трещин и увеличивает вязкость разрушения., но некоторые исследования показывают, что увеличение количества нестабилизированного диоксида циркония приводит к снижению прочности на разрыв..
Керамика ZTA обычно содержит 10%-20% цирконий, что позволяет адаптировать его специально для каждого приложения.. ЗТА биосовместим, термостойкий, устойчивый к коррозии, достаточно прочный, чтобы выдерживать давление, экономически эффективная альтернатива керамике из чистого циркония, способная выдерживать высокие температуры без разрушения.. Производители уплотнений клапанов обычно выбирают его из-за его коррозионной стойкости и способности удерживать давление. – все качества идеальны для применения в уплотнениях клапанов.
Ударная вязкость
Циркониевый закаленный оксид алюминия обладает высокой коррозионной стойкостью и исключительной механической прочностью., что делает их подходящими для применений, требующих одновременно твердости и ударной вязкости.. Более того, ZTA предлагает экономию по сравнению с керамикой из чистого циркония.
Сочетание оксида алюминия и циркония создает керамику с более высокой прочностью на изгиб., вязкость разрушения, и износостойкость, чем чистый оксид алюминия. Он может выдерживать более высокие нагрузки и удары и часто используется в качестве замены стандартного оксида алюминия в конструкциях, требующих дополнительных функций..
Упрочнение трансформации объясняет эту повышенную прочность.; в условиях стресса, Частицы циркония меняют форму с тетрагональной на моноклинную и расширяются., сжимает трещины в матрице оксида алюминия и, таким образом, приводит к более высокой прочности на изгиб, чем YSZ (Рисунки 6в и г).
Коррозионная стойкость
Сочетание глинозема и циркония в керамике ZTA обеспечивает превосходную коррозионную стойкость по сравнению с чистыми материалами. 99% только глиноземные материалы, и имеет превосходную твердость, вязкость разрушения, прочность на изгиб, и свойства твердости, чем у конкурентов.
ZTA отличается превосходной стойкостью к износу и истиранию, а также химической совместимостью., что делает его идеальным для промышленного применения, требующего высокой механической прочности.. Более того, Комбинация материалов обладает превосходной термостойкостью, позволяя быстро менять температуру без растрескивания и разрушения..
Частицы циркония, добавленные в матрицу оксида алюминия, повышают ее вязкость разрушения за счет трансформационного упрочнения., эффект, вызванный напряжением частиц диоксида циркония, которые меняют кристаллическую структуру с тетрагональной на моноклинную под воздействием сжимающего напряжения., создавая сжимающие напряжения, которые препятствуют распространению трещин и значительно повышают вязкость разрушения..
Устойчивость к тепловому удару
Цирконий закаленный оксид алюминия представляет собой усовершенствованную керамику, сочетающую в себе оксид алюминия и диоксид циркония.. Чтобы создать ЗТА, диоксид циркония вводится в основную матрицу оксида алюминия перед спеканием для повышения прочности и термостойкости по сравнению с традиционной керамикой из глинозема.; кроме того, он имеет более высокую твердость, прочность на изгиб, и плотность, чем у его аналога.
Механизм упрочнения ZTA включает фазовое превращение, вызванное напряжением, от тетрагональной к моноклинной кристаллической структуре частиц диоксида циркония., повышение вязкости разрушения при одновременной защите от термического удара и механического истирания.. Упрочненный цирконием оксид алюминия обладает высокой биосовместимостью и не подвергается быстрой коррозии., что делает его идеальным для уплотнений клапанов. Более того, его высокая прочность на изгиб позволяет ему эффективно выдерживать давление тела.