Цирконий, закаленный оксид алюминия

Цирконий, закаленный оксид алюминия (ЗТА) представляет собой современный керамический материал, широко используемый в уплотнениях клапанов., втулки, компоненты насосов и режущие инструменты благодаря своей прочности и химической стабильности – о чем свидетельствует его способность выдерживать большие нагрузки без существенной деградации.

ZTA может похвастаться впечатляющей устойчивостью к тепловому удару и может выдерживать резкие перепады температур., а также резкие перепады температуры. Читайте дальше, чтобы узнать больше о его механических свойствах.!

Твердость

Добавление циркония в матрицу оксида алюминия повышает ее твердость., вязкость разрушения и прочность на изгиб при одновременном повышении устойчивости к износу и эрозии. Обычно используемый механизм представляет собой фазовое превращение с последующим образованием микротрещин, но может также включать теории теории напряжений, если это применимо..

Метастабильные выделения тетрагонального диоксида циркония, образующие мелкую дисперсию внутри матрицы оксида алюминия, могут подвергаться спонтанному преобразованию в моноклинные формы, когда их ограничения снимаются во время распространения трещины., обеспечение энергии против полей напряжений, способствующих распространению трещин.

Керамика ZTA обладает превосходной вязкостью разрушения и твердостью по сравнению с другой инженерной керамикой на основе оксидов., а также удвоенная циклическая усталостная прочность Y-TZP. Как таковой, его свойства делают его пригодным для применений, требующих исключительной износостойкости., химическая инертность и низкое трение, а также высокая прочность и жесткость..

изгибная прочность

Керамику ZTA можно изготовить, изменив соотношение циркония, стабилизированного иттрием. (Ю-ТЗП) в матрице оксида алюминия методом горячего изостатического прессования, оптимизировать сочетание твердости, вязкости разрушения и прочности на изгиб, что приводит к беспрецедентному сопротивлению циклической усталости, превосходящему самую современную техническую керамику.

Метастабильный Y-TZP в матрице оксида алюминия приводит к образованию агломератов фаз тетрагонально-моноклинного превращения, которые увеличивают вязкость разрушения за счет повышения жесткости фазового превращения. (Клаузен 1976). Преимущественно пересекающие трещины, эти переходные агломераты будут сжимать зону перед фронтом трещины и замедлять ее развитие., в конечном итоге увеличивает вязкость разрушения.

Такая структура материала привела к созданию композитов оксида алюминия и циркония, таких как BIOLOX Delta., широко используется для полной замены тазобедренного сустава и других ортопедических компонентов, несущих нагрузку.. Этот керамический биоматериал обладает исключительной износостойкостью., химическая инертность при комнатной температуре, термостойкость и отличная химическая инертность при любых температурах..

Коррозионная стойкость

Химически инертен и устойчив к высоким температурам и износу., он обеспечивает превосходную производительность по сравнению с 99 глиноземная керамика, а также более экономична.

Цирконий также может похвастаться впечатляющей прочностью на разрыв., изгибные и эластичные свойства и биосовместимость – что делает его идеальным для медицинских целей, таких как замена тазобедренного сустава.. За счет трансформационного упрочнения в стрессовых условиях, частицы диоксида циркония переходят из метастабильной тетрагональной формы в моноклинную форму., помогает более эффективно закрывать трещины, одновременно увеличивая вязкость разрушения.

КерамТек (Биолокс Дельта) выводит на рынок композит оксида алюминия и циркония, в котором нестабилизированный диоксид циркония остается в тетрагональной фазе, чтобы управлять этим преобразованием и обеспечивать притупление вершины трещины и ее отклонение., улучшение прочности матрицы оксида алюминия. Содержание циркония в материале можно изменить с помощью методов подготовки порошка и уплотнения..

Устойчивость к тепловому удару

Цирконий, добавленный к первичной матрице оксида алюминия во время спекания, может значительно повысить ее прочность и ударную вязкость., создание того, что известно как ZTA (Цирконий, закаленный оксид алюминия), превосходит обычную глиноземную керамику как по механическим свойствам, так и по износостойкости.

Упрочненный цирконием оксид алюминия известен своими исключительными свойствами, такими как высокая твердость в горячем состоянии и прочность на разрыв., химическая инертность при комнатной температуре, низкие коэффициенты теплового расширения и превосходная стойкость к тепловому удару – идеальные свойства для фрезерования деталей, а также изнашиваемых деталей, требующих механизмов охлаждения.

CeramTec продает ZTA под названием Biolox delta, который имеет матрицу из оксида алюминия с диспергированными частицами Y-TZP. (17 вес/мас.%) и тромбоциты алюмината стронция (0.5 вес/мас.%), обеспечение эффективного сочетания механизмов фазового превращения от тетрагональной к моноклинной и механизмов отклонения трещин для обеспечения улучшенной ударной вязкости., что делает его идеальным для первичных процедур тазобедренного сустава на опорных поверхностях бедренной кости..

Электрическая изоляция

Циркониевый оксид алюминия выдерживает термический удар, не растрескиваясь и не ломаясь при резких изменениях температуры., благодаря дисперсным частицам оксида алюминия, диспергированным внутри его матрицы, которые поглощают тепловую энергию и создают сжимающие напряжения, предотвращающие разрушение.

Керамика из глинозема и циркония более плотная, чем ее аналог из чистого циркония., что делает его идеальным для электроизоляционных применений. Более того, его более низкое тепловое расширение, чем у диоксида циркония, делает его подходящим для деталей, требующих охлаждения..

Трансформационное упрочнение композитов оксида алюминия и циркония дает дополнительные преимущества.; здесь, Зерна циркония в матрице оксида алюминия претерпевают метастабильную фазу, в которой их зерна претерпевают трансформацию от тетрагональной структуры к моноклинной., тем самым уменьшая растрескивание под напряжением за счет повышения устойчивости к истиранию и ударам.. Цирконий, упрочненный оксидом алюминия, обычно возникает в результате пирофорной реакции с участием циркония.(IV) оксид октагидрат, Наногидрат нитрата алюминия, триэтиламин и HNO3(Азотная кислота); Увеличение размера частиц способствует диспергированию метастабильных зерен диоксида циркония..