Упрочненный цирконием оксид алюминия для расширенных применений
ZTA — композитный материал оксида алюминия и циркония., отличается превосходной прочностью и выносливостью. Произведено путем трансформации под напряжением мелких частиц тетрагонального диоксида циркония в матрице оксида алюминия..
Циркониевая керамика – замечательный технический материал., отличается превосходной твердостью, термическая стабильность, износостойкость и условия эксплуатации, в которых многие другие керамики не могут работать. Металлы и пластики просто не могут сравниваться.. Более того, циркониевая керамика также демонстрирует исключительную твердость для изготовления инструментов..
Сила
ZTA выделяется среди керамических материалов своей исключительной прочностью и вязкостью., износостойкость, химическая инертность, низкий коэффициент трения, высокий коэффициент твердости/жесткости и относительно низкий коэффициент теплового расширения по сравнению с большинством других – что делает его идеальным материалом для таких применений, как режущие инструменты.. Более того, его биосовместимость также делает ZTA привлекательным материалом..
ZTA отличается очень равномерным распределением частиц тетрагонального диоксида циркония в матрице оксида алюминия.. Это достигается с помощью сложных методов смешивания, таких как шаровое измельчение и высокоэнергетическое истирание.; после смешивания порошки могут быть преобразованы в нужный компонент с помощью сухого прессования., изостатическое прессование, методы литья под давлением или экструзии.
Цирконий, диспергированный в матрице оксида алюминия, повышает вязкость разрушения за счет поглощения и рассеивания энергии трещин., известное как ужесточение трансформации. Цирконий также способствует износостойкости, создавая сжимающие напряжения, которые предотвращают распространение трещин. – известный как самозатачивающийся – что делает ZTA отличным выбором материала для шлифовальных кругов.
Прочность
Цирконий, закаленный оксид алюминия (ЗТА) керамика может похвастаться впечатляющей прочностью и вязкостью разрушения., что делает их идеальными для использования в различных приложениях и средах.. Эта замечательная устойчивость обусловлена фазовым превращением мелких частиц, вызванным стрессом., равномерно диспергированные частицы тетрагонального диоксида циркония, диспергированные в матрице оксида алюминия; напряжение вызывает фазовое превращение с образованием сети микротрещин из циркония-глинозема, которые поглощают энергию распространения трещин, эффективно задерживая их распространение и одновременно увеличивая сопротивление разрушению. (Клаузен 1976).
ZTA выделяется своей выдающейся стойкостью к тепловому удару.. Благодаря уникальному сочетанию тетрагонально-моноклинного фазового состава, эта керамика выдерживает быстрые изменения температуры, не растрескиваясь и не ломаясь., в то время как трансформация диоксида циркония в метастабильную тетрагональную форму, вызванная напряжением, создает сжимающие напряжения, которые противодействуют образованию трещин в матрице оксида алюминия и значительно повышают ударную вязкость, тем самым еще больше повышая производительность ZTA..
ZTA может похвастаться не только своей сильной, тетрагонально-моноклинная структура и высокая вязкость разрушения., но и низкий коэффициент теплового расширения (КТР), что делает его пригодным для применений, требующих экстремальных температур или сред, где стабильность размеров имеет решающее значение., например, прецизионные компоненты или электронные блоки.
ZTA выделяется среди материалов для медицинских имплантатов благодаря сочетанию химической стойкости., механические свойства и устойчивость к коррозии под напряжением в воде или биологических жидкостях, что делает его главным кандидатом для медицинских имплантатов, таких как ортопедические головки бедренной кости и вкладыши вертлужной впадины.. Биоматериал BioLOX Delta – один из таких примеров.; широко используется во время ортопедических операций в обоих случаях.
Коррозионная стойкость
ZTA может похвастаться превосходными свойствами как оксида алюминия, так и циркония., что делает его очень устойчивым как к химическому воздействию, так и к износу., что делает его идеальным для применений, связанных с средами, подверженными коррозии, повторяющимся трением или механическими нагрузками..
Сочетание твердости оксида алюминия с прочностью диоксида циркония обеспечивает превосходные трибологические свойства, которые обеспечивают превосходную износостойкость в компонентах, подвергающихся тяжелым нагрузкам и длительному использованию., например, ортопедические имплантаты, режущие инструменты и износостойкие компоненты, используемые при управлении жидкостями (нитенаправители, подшипники, насадки и т. д.). Эта комбинация особенно применима в медицинских и промышленных условиях, таких как ортопедические имплантаты., режущие инструменты или управление жидкостью (нитенаправители, подшипники, сопла и т. д.).
Повышенную вязкость разрушения ZTA можно объяснить мелкораспределенными частицами циркония в матрице оксида алюминия.. Когда трещины начинают распространяться, когда их энергия возрастает и распространяется дальше вдоль, эти тетрагональные зерна диоксида циркония подвергаются фазовому превращению, поглощая и рассеивая его в рамках механизма ужесточения трансформации. – следовательно, улучшается вязкость разрушения этого материала..
Успех в производстве керамики ZTA обусловлен использованием высококачественных порошков циркония и оксида алюминия, свободных от примесей.. Спекание необходимо контролировать, чтобы избежать спонтанного превращения диоксида циркония из тетрагонального в моноклинный во время охлаждения и свести к минимуму образование метастабильной моноклинной фазы, которая подвержена хемосорбции с молекулами воды, что приводит к низкотемпературной деградации при длительном использовании.; Процесс спекания керамики ZTA компании Saint-Gobain ZirPro был специально разработан, чтобы избежать подобных нежелательных явлений.. К счастью, керамика ZTA компании Saint-Gobain ZirPro Ceramic разработана специально для предотвращения подобных явлений. –
Термическая стабильность
Цирконий, закаленный оксид алюминия (ЗТА) выдерживает резкие изменения температуры, не растрескиваясь и не ломаясь, благодаря частицам циркония, диспергированным в матрице оксида алюминия, поглощающим тепловую энергию и создающим сжимающие напряжения, которые предотвращают растрескивание и разрушение. Потому что ZTA так эффективно поглощает тепловую энергию, этот материал является отличным выбором для применений, требующих устойчивости к высоким температурам..
Добавление диоксида циркония в матрицу оксида алюминия может повысить вязкость разрушения, одновременно улучшая механические свойства, такие как прочность и износостойкость.. Повышенная вязкость разрушения ZTA объясняется трансформацией под напряжением из метастабильной тетрагональной фазы в моноклинную фазу при температуре окружающей среды.; эффект усиливается за счет меньших размеров зерен диоксида циркония, чем у оксида алюминия..
Стабилизаторы часто используются для сохранения тетрагональной фазы диоксида циркония в материалах ZTA, таких как Biolox Delta.; однако, аналогичные результаты могут быть достигнуты без стабилизаторов с точки зрения распределения частиц и вязкости разрушения..
Комбинация оксида алюминия и циркония создает усовершенствованную керамику, которая отличается превосходной прочностью., вязкость разрушения, эластичность и твердость – характеристики, необходимые для применений, требующих структурных характеристик и коррозионной стойкости.. Керамика ZTA имеет тенденцию превосходить 99% глиноземная керамика экономически эффективна и более эффективно удовлетворяет конкретные потребности применения; их соотношение можно даже специально настроить.