Rezistencë e avancuar për aplikime industriale
Alumini i ngurtësuar me Zirkoni (ZTA) komponentët qeramikë kombinojnë fortësinë dhe forcën e aluminit me rezistencën më të lartë të zirkonisë në thyerje për të ofruar performancë dhe jetëgjatësi për aplikimet industriale.
Transformimi i shkaktuar nga stresi i grimcave të imëta tetragonale të zirkonit të ngulitura brenda një matrice alumini çon në materiale ZTA me forcë dhe rezistencë të lartë, i përshtatshëm për përdorim në mjedise të ndryshme të vështira.
Fortësia
Materialet ZTA kombinojnë fortësinë e aluminit me qëndrueshmërinë e zirkonisë për rezistencë të pashembullt ndaj konsumit dhe gërryerjes. Ky efekt bëhet i mundur nëpërmjet forcimit të transformimit të shkaktuar nga stresi: kur stresohet, Grimcat e zirkonisë kalojnë nga faza e tyre tetragonale metastabile në një formë të qëndrueshme monoklinike; Zgjerimi i volumit i shkaktuar nga ky ndryshim strukturor ndihmon në mbylljen e çdo çarje brenda një matrice alumini dhe rritjen e fortë të rezistencës.
ZTA përmban trombocite zirkonike që bërthamohen në një matricë alumini gjatë sinterimit, duke përmirësuar rezistencën dhe forcën ndaj thyerjes duke rritur rezistencën ndaj thyerjes, duke krijuar një material me forcë më të madhe në përkulje se Y-TZP dhe deri në dyfishin e forcës së tij të lodhjes ciklike. Ky kombinim i qëndrueshmërisë nga alumini i kombinuar me forcën e zirkonit e bën ZTA një zgjedhje të shkëlqyeshme të materialit për aplikime industriale që kërkojnë rezistencë ndaj dëmtimeve.
Qëndrueshmëria
Alumini i ngurtësuar me Zirkoni (ZTA) krenohet me qëndrueshmëri të jashtëzakonshme në përkulje dhe në shtypje, me zgjerim të ulët termik ekuivalent me atë të aluminit dhe karakteristika të jashtëzakonshme të rezistencës ndaj konsumit.
Alumini i ngurtësuar me zirkon krijohet duke shtuar kokrra zirkonike tetragonale nëpërmjet transformimit të shkaktuar nga stresi në një matricë të fortë alumini, duke i mbështjellë ato në strukturën e saj duke kufizuar transformimin e tyre në zonat lokale në vend që të përhapen në të gjithë.
Ky mekanizëm i bën përbërjet e aluminit-zirkonit shumë më të qëndrueshëm se zirkonia monolit për shkak të rezistencës së tyre ndaj thithjes së ujit përmes kimisorbimit.; Zirkoni monolit mund të thithë molekulat polare të ujit të cilat çojnë në degradim të temperaturës së ulët dhe përfundimisht prishje pas përdorimit afatgjatë.
ZTA, nga ana tjetër, është projektuar posaçërisht për të lehtësuar këtë transformim tetragonal në monoklinik përmes veçorive strukturore dhe aditivëve kimikë. CeramTec tregton Biolox Delta ZTA si shembull; ky formulim përmban ytria dhe aluminat stroncium për të lehtësuar mekanizmat e forcimit brenda fazës së tij të zirkonit dhe për rrjedhojë ka më pak rrezik për degradim në temperaturë të ulët duke i përballuar mjediset me temperaturë të lartë.
Rezistenca ndaj korrozionit
Qeramikat ZTA ofrojnë rezistencë superiore ndaj korrozionit në krahasim me homologët e tyre të aluminit dhe për këtë arsye mund të përdoren në pajisje që i nënshtrohen mjediseve të vështira. Për më tepër, ZTA mund t'i rezistojë temperaturave më të larta ndërsa ofron stabilitet më të madh kimik.
Garvie et al (1975) demonstroi se duke shtuar 10-20% zirkonia e pastabilizuar mund të rrisë shumë qëndrueshmërinë në krahasim me aluminin, përmes forcimit të transformimit. Ky proces ndodh kur precipitatet metastabile tetragonale të shpërndara imët ndryshojnë në zirkon monoklinik nën stres duke shkaktuar zgjerim të vëllimit që kompreson çarjet dhe ngadalëson ose ndalon përhapjen e tyre..
Ky mekanizëm ngjan me atë të sforcimeve të shkaktuara nga deformimi; megjithatë, për të shkaktuar ndryshime fazore fusha e stresit duhet të jetë mjaft e madhe; për çarjet në ekzemplarët ZTA kjo energji vjen nga sforcimet e përkuljes në vendet e thyerjes.
Rezistenca ndaj nxehtësisë
Alumini i ngurtësuar me Zirkoni krenohet me një pikë shkrirjeje jashtëzakonisht të lartë dhe rezistencë ndaj korrozionit, duke e bërë atë materialin ideal për pajisjet e ekspozuara shpesh ndaj temperaturave të larta. Për më tepër, ky variant ka rezistencë më të madhe ndaj fërkimit sesa alumini standard, duke ndihmuar në reduktimin e konsumit të pajisjeve të ekspozuara ndaj niveleve më të larta të energjisë kinetike.
Qeramika ZTA krijohet përmes transformimit të shkaktuar nga stresi i grimcave tetragonale të zirkonisë në një matricë alumini, duke krijuar sforcime shtypëse brenda tyre që pengojnë përhapjen e plasaritjeve, duke rritur forcën dhe qëndrueshmërinë duke siguruar rezistencë ndaj goditjes termike pa thyerje ose çarje. Ato krenohen me rezistencë të shkëlqyer ndaj goditjes termike; duke i rezistuar ndryshimeve të shpejta të temperaturës pa thyerje ose çarje nën stres.
Alumini i ngurtësuar me zirkon ka shumë përdorime në industri të shumta për shkak të grupit të gjerë të vetive të saj. Inxhinieria mekanike e përdor atë për komponentët dhe vulat e pompës; Përpunimi gjysmëpërçues e përdor atë për shkak të qëndrueshmërisë dhe forcës së tij termike; hapësirës ajrore, Industritë e automobilave dhe të energjisë e përdorin atë si pjesë motori për shkak të rezistencës së tij ndaj korrozionit dhe kimikateve të ashpra; madje mund të përballojë forca të larta përkulëse për implantet dentare!