Непревзойденная прочность благодаря циркониевому оксиду алюминия (ЗТА) Керамика

Цирконий, закаленный оксид алюминия (ЗТА) керамика отличается непревзойденной прочностью. Они обладают превосходной износостойкостью, химическая инертность и низкое трение для легкого выполнения повседневных задач – не говоря уже о более высокой твердости и жесткости, чем у металлов.

ZTA включает метастабильные поликристаллические агломераты тетрагонального циркония в матрице оксида алюминия, которые под действием напряжения подвергаются фазовому превращению в моноклинную форму., тем самым рассеивая сдвиговую деформацию и останавливая распространение трещин., широко известный как трансформационное ужесточение.

Коррозионностойкий

ZTA обеспечивает превосходную химическую стойкость по сравнению с чистым оксидом алюминия и может выдерживать экстремальные температуры без разрушения., что делает его идеальным выбором материала для промышленного применения в суровых условиях и средах..

Прочность ZTA повышается за счет частиц циркония, которые рассеивают и поглощают энергию., помогает предотвратить растрескивание. При легировании оксидом иттрия, диоксид циркония переходит из метастабильной тетрагональной фазы в моноклинную во время напряжения, создавая сжимающие напряжения, которые увеличивают вязкость разрушения..

Керамика на основе циркония, такая как ZTA, содержит частицы оксида алюминия, устойчивые к тепловому удару.. Это позволяет ему выдерживать быстрые изменения температуры без растрескивания или выхода из строя при выполнении высокопроизводительных операций, таких как шлифовка и резка.; его низкое линейное и крутильное расширение обеспечивает исключительную несущую способность и производительность.. ЗТА может похвастаться 2-3 в несколько раз более высокая прочность на разрыв по сравнению с чистым оксидом алюминия, а также низкие коэффициенты линейного/крутильного расширения, что обеспечивает исключительную несущую способность и эксплуатационные характеристики..

Высокая жесткость

ZTA сочетает в себе прочность и долговечность оксида алюминия с закалкой диоксидом циркония, образуя исключительный материал для требовательных применений.. Эта комбинация обеспечивает непревзойденную силу., вязкость разрушения, свойства эластичности и твердости в одной упаковке.

Клауссен обнаружил в 1976 что добавление нестабилизированного диоксида циркония в оксид алюминия значительно увеличивает его вязкость разрушения., за счет тетрагонально-моноклинного превращения дисперсных мелких тетрагональных выделений, диспергированных в его матрице. Такие метастабильные выделения удерживаются от изменения до тех пор, пока они не будут освобождены приближающимся фронтом трещины или другим источником освобождения от их ограничения., например, таяние.

Горячий прессованный диоксид циркония, 10 мол% стабилизированный иттрием (10ЯСЗ), армированные либо частицами, либо тромбоцитами, содержащими 0 содержанием глинозема до 30 вес.% подвергались жесткой проверке прочности., испытания на вязкость разрушения и медленный рост трещин при температуре 1000°C на воздухе. Результаты показали, что максимальная прочность на изгиб и вязкость разрушения пластинчатых композитов достигается при таком содержании композиции..

Высокая прочность на растяжение

Циркониевая керамика отличается необыкновенным сочетанием прочности., устойчивость, и универсальность, которая намного превосходит традиционную техническую керамику. Составы циркония, такие как ZTA, обеспечивают решения для самых сложных сегодня применений, начиная от компонентов аэрокосмической отрасли, выдерживающих суровые условия, и заканчивая биомедицинскими имплантатами нового поколения, рассчитанными на долговечность. – предоставление надежных решений для самых насущных потребностей сегодняшнего дня.

ZTA выделяется среди других материалов благодаря превосходной прочности на изгиб., вязкость разрушения и устойчивость к распространению трещин благодаря метастабильной тетрагональной фазе.. Это превращение в моноклинный диоксид циркония при низкой температуре сжимает зону перед фронтом трещины, останавливая дальнейший рост..

Иттрий, частично стабилизированный цирконий (Ю-ТЗП) и частично стабилизированный церием цирконий (Что-ТЗП) демонстрируют исключительные характеристики прочности, аналогичные ZTA, благодаря сохранению тетрагональной фазы за счет сохранения иттрия или церия при более низких температурах., допуская трансформацию в более управляемом температурном диапазоне и демонстрируя меньшее повреждение поверхности во время испытаний на циклическую нагрузку, чем аналоги из глинозема.

Низкое трение

Цирконий является одним из самых твердых инженерных керамических материалов, а его свойства с низким коэффициентом трения помогают повысить износостойкость при одновременном снижении требований к смазке..

Керамика ZTA содержит оксид алюминия для максимальной прочности.. Это позволяет метастабильным тетрагональным частицам циркония, стабилизированным иттрием, в матрице оксида алюминия оставаться неизменными., остается кристаллизованным благодаря переплетенной сети зерен.

Контролируемый состав и условия обработки гарантируют, что самопроизвольное превращение из тетрагональной в моноклинную не произойдет при охлаждении от температуры спекания., способствует повышению способности многократного воздействия при испытаниях на вязкость разрушения. Более того, Высокая однородность в композитах оксида алюминия и циркония с малым размером зерен приводит к более низкой энергии трещин, что, в свою очередь, приводит к более коротким длинам трещин во время испытаний на алмазное вдавливание..

Высокое тепловое расширение

Связующая сила матрицы оксида алюминия позволяет ей предотвратить переход частиц тетрагонального диоксида циркония в моноклинный диоксид циркония при охлаждении., таким образом делая 10 крот % Цирконий-алюминиевые композиты, стабилизированные иттрием, стабильны и не растрескиваются.

Добавление церия к диоксиду циркония позволяет частично стабилизировать его. (Что-ТЗП). Ce-TZP сохраняет свою тетрагональную фазу при комнатной температуре и значительно повышает ударную вязкость., вязкость разрушения и прочность на изгиб по сравнению с традиционными стоматологическими керамическими материалами.

Композиты на основе циркония, упрочненного оксидом алюминия, содержащие Ce-TZP, цирконий, стабилизированный иттрием (Ю-ТЗП), или стабилизированный магнезией диоксид циркония (Мг-ПСЗ) демонстрируют исключительную прочность, превосходящую прочность как оксида алюминия, так и монолитного диоксида циркония., что делает ZTA идеальным кандидатом для требовательных применений, таких как медицинские имплантаты, аэрокосмические компоненты и промышленное оборудование. ZTA также может похвастаться многими свойствами химической стойкости, которые защищают его от кислот., солевые растворы, расплавленные соли, щелочи, а также высокие температуры.