Alumini i ngurtësuar me Zirkoni

Kompozitat e aluminit-zirkonit ngurtësohen përmes transformimit të shkaktuar nga stresi i grimcave të imëta tetragonale të zirkonisë në të forta, materiale të forta me forcë dhe qëndrueshmëri ekstreme që i bëjnë ato të përshtatshme për aplikime dhe mjedise të ndryshme.

Gelcasting u përdor për të fabrikuar mostrat ZTA, me kujdes të kujdesshëm për optimizimin e përgatitjes së slurit me ngarkesa të ndryshme të ngurta, proceset e derdhjes dhe deformimit, tharje me tretës (osmotike kundrejt tharjes me ajër), dhe proceset e pirolizës dhe sinterimit në 1550 dhe 1650 degC për qëllime tharjeje. Dendësia, fortësi, Vlerësimet e rezistencës ndaj thyerjes dhe forcës në përkulje u kryen në të gjitha mostrat e fabrikuara duke përdorur xhelcasting.

Ka një fortësi të lartë

Zirkoni e forcoi aluminin (ZTA) është ideal për aplikime të vështira për shkak të fortësisë së lartë. Fabrikuar duke përdorur derdhje xhel, ZTA ofron kursime të kostos mbi materialet e tjera qeramike, ndërkohë që mburret me forcë superiore. ZTA mund të tolerojë temperaturat e 1650 degC ndërsa mbetet me kosto efektive për shkak se përbëhet nga pluhurat e zirkonisë dhe aluminit të stabilizuar me ytria, të cilat janë kombinuar duke përdorur teknikat e derdhjes me xhel dhe sinterimit.

Qeramika ZTA shquhet për rezistencën e tyre të jashtëzakonshme për shkak të transformimit të saj nga faza tetragonale në monoklinike, duke rritur rezistencën ndaj thyerjes deri në dy. Ky mekanizëm shkaktohet nga ndryshimet midis modulit të tyre elastik midis fazave të tyre përkatëse – zirkonia dhe alumini përkatësisht – do të thotë se fushat e stresit të krijuara gjatë transformimit fazor në fakt veprojnë për të zbutur përhapjen e çarjeve duke e bërë ZTA shumë më të ashpër se qeramika tradicionale e aluminit.

Alumini i ngurtësuar me zirkon krenohet me fortësi dhe qëndrueshmëri superiore ndaj thyerjes mbi AlN, si dhe forcën më të lartë në përkulje në krahasim me të dyja këto materiale, duke e bërë atë një kandidat të shkëlqyer për automobila dhe aplikime të qëndrueshme të energjisë. Për më tepër, ZTA ka rezistencë superiore ndaj goditjes termike si dhe veti të mira izoluese elektrike, duke e bërë atë të përshtatshëm për përdorim në automobil dhe përdorime të tjera mjekësore; për më tepër, ZTA nuk shfaq dëmtim të ADN-së ose efekte kancerogjenetike në qelizat e gjitarëve, duke siguruar përdorim të mundshëm si material implant dentar për shkak të vetive të tij të shkëlqyera mekanike dhe vetive të biokompatibilitetit.

Ka një qëndrueshmëri të lartë

Zirkoni e forcoi aluminin (ZTA), ose alumini i ngurtësuar me zirkon, është një material qeramik i përbërë nga alumini dhe zirkonium që ofron veti të jashtëzakonshme mekanike si rezistencë e lartë në përkulje, rezistencë ndaj thyerjes, elasticitet, fortësia dhe rezistenca ndaj konsumit. Raporti midis këtyre materialeve mund të modifikohet lehtësisht për të përmbushur aplikacione specifike; Produktet ZTA i kaluan ato të bëra me zirkon të pastër, ndërkohë që ishin më me kosto efektive.

Ky material është përdorur me sukses në kokat e femurit për zëvendësimin e ijeve dhe veshjet acetabulare për shkak të biokompatibilitetit dhe aftësive të mbajtjes së ngarkesës afatgjatë.. Megjithatë, përshtatshmëria e tij duhet së pari të vlerësohet in vivo.

ZTA arrin rezistencë të lartë për shkak të strukturës së saj tetragonale metastabile dhe forcës shtypëse nga një matricë alumini, ku sforcimet e larta në tërheqje shkaktojnë forcimin e transformimit; pra, zirkonia shndërrohet në forma monoklinike kur i nënshtrohet forcave të ngjeshjes nga një matricë alumini, duke prodhuar energji stresi të cilat ngadalësojnë ose ndalojnë përhapjen e plasaritjes duke prodhuar kështu efekte forcuese të transformimit që parandalojnë përhapjen e plasaritjes.

ZTA krenohet me forcë të përmirësuar në mënyrë të konsiderueshme në përkulje 99% qeramika e aluminit për shkak të fazës së saj tetragonale metastabile dhe matricës së aluminit, duke e tejkaluar dukshëm atë në këtë drejtim. Megjithatë, Kompozitat e aluminit-zirkonit mund të bëhen të brishtë për shkak të homogjenitetit më të ulët dhe bllokimit të ajrit, si dhe grumbullimit të grimcave që çojnë në defekte në pikë dhe ulje të forcës në përkulje – megjithatë performanca e tij tejkalon qeramikën tradicionale të aluminit në aplikimet mjekësore dhe industriale njësoj.

Ka një forcë të lartë

Alumini i ngurtësuar me zirkon është një material jashtëzakonisht i qëndrueshëm, gjë që e bën atë të përshtatshëm për aplikime me ngarkesë. Prodhuar përmes transformimit të shkaktuar nga stresi të grimcave të imëta tetragonale të zirkonisë në një matricë alumini, prodhimi i tij rezulton në shpërndarje shumë uniforme të grimcave me veti të jashtëzakonshme të forcës dhe rezistencës.

Qeramika është gjithashtu shumë rezistente ndaj korrozionit kimik. Është i përshtatshëm për shumë përdorime duke përfshirë implantet mjekësore dhe materialet dentare për shkak të aftësisë së tij për t'i bërë ballë ekspozimit të përsëritur ndaj lëngjeve trupore dhe kimikateve..

ZTA shquhet edhe me rezistencën ndaj goditjes termike, pasi grimcat e saj të zirkonisë të shpërndara brenda një matrice alumini thithin energjinë termike dhe krijojnë strese në shtypje për të shmangur formimin e çarjeve – kjo lejon që qeramika ZTA të përdoret në mënyrë të sigurtë për aplikime në temperaturë të lartë, siç janë komponentët e furrës dhe pjesët e motorit të turbinës, pa rrezikuar dëmtimin ose dështimin.

ZTA e merr forcën e saj nga struktura dhe shpërndarja e nanogrimcave, si dhe presimi izostatik i nxehtë dhe sinterimi konvencional për rritjen e besueshmërisë. Për fleksibilitet të shtuar, mund të prodhohet gjithashtu duke përdorur metoda të fabrikimit të sol-xhel të cilat transformojnë molekulat në trupa të ngurtë – në këtë rast, kombinimi i pluhurit të aluminit dhe pluhurave të zirkonisë në një lëng të ngjashëm me xhel, i cili më pas mund të formohet në forma të ndryshme përpara se të piqet në furrë derisa të bëhet pjekja përpara se të çformohet dhe thahet për të prodhuar ZTA me struktura kristal të imët me densitet të lartë së bashku me kristalin e ndryshuar., atomike, gjendjet elektronike që rezultojnë në ZTA të cilat shfaqin densitet të lartë si dhe kristal të ndryshuar, gjendjet atomike si dhe strukturat kristalore të ndryshuara, strukturat kristalore të ndryshuara si dhe kristalin e ndryshuar, gjendjet atomike që rezultojnë në kristal të ndryshuar, gjendjet atomike për rritjen e besueshmërisë.

Ka rezistencë ndaj temperaturës së lartë

Materiali ZTA ofron rezistencë superiore ndaj temperaturës, duke e bërë atë të përshtatshëm për aplikime që kërkojnë qëndrueshmëri ekstreme. Për më tepër, Rezistenca e tij ndaj korrozionit dhe forca më e lartë në përkulje e bëjnë ZTA të përshtatshme për ekspozim afatgjatë ndaj temperaturave deri në 1773 K – duke e bërë atë një zgjedhje të shkëlqyer për ekspozimin afatgjatë të pajisjeve ndaj niveleve të larta të nxehtësisë.

Hulumtimet e fundit tregojnë se zirkonia rrit vetitë mekanike të aluminit, konkretisht qëndrueshmëria dhe forca e tij në përkulje. Ky efekt ndodh sepse grimcat e zirkonisë formojnë stres shtypës në një matricë alumini kur janë nën stres; ky sforcim shtypës ndihmon në uljen e përhapjes së plasaritjeve duke rritur njëkohësisht rezistencën ndaj thyerjes.

Faktorë të shumtë ndikojnë në performancën e përbërjeve ZTA, siç janë metodat dhe temperaturat e tij të sinterizimit si dhe sasia e zirkonit të shtuar. Në përgjithësi, shtimi i më shumë zirkonisë tenton të përmirësojë performancën; megjithatë shumë zirkonia mund të zvogëlojë forcën e saj në përkulje si dhe rezistencën ndaj thyerjes.

Alumini i ngurtësuar me alumin-zirkon (QE) është një material qeramik teknik i avancuar që përdoret në aplikime të ndryshme industriale. E ndërtuar nga alumini dhe oksidi i zirkonit të lidhur me lidhje qeramike që rrisin forcën në përkulje dhe rezistencën ndaj thyerjes së materialit, AZT bën një material të shkëlqyer për makineritë e ekspozuara ndaj temperaturave të larta si furrat dhe furrat.