Цирконијум ојачана глиница за напредне примене

ЗТА је композитни материјал алуминијум-цирконијум, одликује врхунска снага и жилавост. Произведено трансформацијом финих тетрагоналних цирконијумових честица изазваном стресом у матрици алуминијума.

Цирконијум керамика је изузетан технички материјал, одликује се одличном тврдоћом, термичка стабилност, отпорност на хабање и радна окружења у којима многе друге керамике не могу да раде. Метали и пластика се једноставно не могу поредити. Надаље, цирконијум керамика такође показује изузетну тврдоћу за израду алата.

Снага

ЗТА се издваја међу керамичким материјалима својом изузетном снагом и жилавошћу, отпорност на хабање, хемијска инертност, низак коефицијент трења, висок однос тврдоћа/крутост и релативно низак коефицијент топлотног ширења у поређењу са већином других – што га чини идеалним материјалом за апликације као што су алати за сечење. Надаље, његова биокомпатибилност такође чини ЗТА атрактивним избором материјала.

ЗТА је дефинисан својом високо равномерном дистрибуцијом тетрагоналних цирконијумових честица унутар матрикса алуминијума. Ово се постиже коришћењем софистицираних техника мешања као што су млевење куглица и високоенергетско млевење.; када се помешају, прашкови се могу формирати у своју предвиђену компоненту коришћењем сувог пресовања, изостатско пресовање, технике бризгања или екструзије.

Цирконијум диспергован по матрици алуминијума побољшава отпорност на лом апсорбујући и расипајући енергију прслине, познато као пооштравање трансформације. Цирконијум такође доприноси отпорности на хабање тако што ствара напрезање на притисак који спречава ширење пукотина – познато као самооштрење – чинећи ЗТА одличним избором материјала за брусне точкове.

Жилавост

Зирцониа тоугхенед алумина (ЗТА) керамика се може похвалити импресивном снагом и отпорношћу на лом, чинећи их савршеним за употребу у разним апликацијама и окружењима. Ова изузетна отпорност долази од фазне трансформације финоће изазване стресом, равномерно дисперговане тетрагоналне честице цирконијума дисперговане унутар матрикса алуминијума; стрес индукује фазну трансформацију да би се произвеле мреже микропукотина од цирконијум-алуминијум-оксида које апсорбују енергију ширења пукотина ефикасно одлажући њихово ширење док повећавају отпорност на лом (Цлаусен 1976).

ЗТА се истиче по својој изванредној отпорности на топлотни удар. Захваљујући јединственој комбинацији тетрагонално-моноклинског фазног састава, ова керамика може издржати брзе промене температуре без пуцања или ломљења, док трансформација цирконија изазвана напрезањем у његову метастабилну тетрагоналну форму генерише компресиона напрезања која спречавају стварање пукотина унутар матрикса алуминијума и значајно повећавају жилавост чиме се даље повећавају перформансе ЗТА.

ЗТА се може похвалити не само својом снагом, тетрагонално-моноклинска структура и висока ломна жилавост, али и низак коефицијент топлотног ширења (ЦТЕ), што га чини погодним за апликације које захтевају екстремне температуре или окружења где је стабилност димензија кључна, као што су прецизне компоненте или електронски пакети.

ЗТА се издваја међу медицинским имплантатима због своје комбинације хемијске отпорности, механичка својства и отпорност на корозију у води или телесним течностима уз помоћ напрезања, што га чини главним кандидатом за медицинске имплантате као што су ортопедске главе бутне кости и ацетабуларне облоге. БиоЛОКС Делта биоматеријал је један такав пример; се интензивно користи током ортопедских операција за обе примене.

Отпорност на корозију

ЗТА се може похвалити врхунским својствима глинице и цирконија, што га чини веома отпорним и на хемијске нападе и на хабање, што га чини савршеним за апликације које укључују окружења склона корозији или понављајуће трење или механичко напрезање.

Комбиновање тврдоће глинице са жилавошћу цирконија резултира одличним триболошким својствима која чине одличну отпорност на хабање у компонентама са великим оптерећењем и дуготрајном употребом, као што су ортопедски имплантати, алати за сечење и компоненте отпорне на хабање које се користе у управљању флуидима (вођице навоја, лежајеви, млазнице итд). Ова комбинација је посебно применљива у медицинским и индустријским окружењима као што су ортопедски имплантати, алати за сечење или управљање флуидима (вођице навоја лежајеви млазнице итд).

Повећана отпорност на лом ЗТА може се приписати фино распоређеним честицама цирконија у матрици алуминијума. Када пукотине почну да се шире, када се њихова енергија повећава и даље се шири, ова тетрагонална зрна цирконијума пролазе кроз фазну трансформацију да би их апсорбовали и распршили као део механизма за очвршћавање трансформације – чиме се побољшава отпорност на лом овог материјала.

Успех у производњи ЗТА керамике лежи у коришћењу висококвалитетног цирконијума и алуминијумског праха без нечистоћа. Синтеровање се мора контролисати да би се избегла спонтана трансформација тетрагоналног у моноклински цирконијум током хлађења и да би се минимизирало формирање метастабилне моноклинске фазе која је подложна хемисорпцији са молекулима воде што доводи до деградације на ниским температурама током дуготрајне употребе; Процес синтеровања ЗТА керамике Саинт-Гобаин ЗирПро је посебно креиран да би се избегли такви нежељени феномени. Срећом, ЗТА керамика Саинт-Гобаин ЗирПро керамике је дизајнирана посебно да спречи такве појаве –

Термичка стабилност

Зирцониа тоугхенед алумина (ЗТА) може издржати брзе промене температуре без пуцања или ломљења, захваљујући честицама цирконијума диспергованим унутар матрикса алуминијума који апсорбује топлотну енергију и ствара напоне на притисак који спречавају пуцање и квар. Зато што ЗТА тако ефикасно апсорбује топлотну енергију, овај материјал је одличан избор за апликације које захтевају отпорност на високе температуре.

Додавање цирконија матрици од алуминијума може повећати отпорност на лом док истовремено побољшава механичка својства као што су чврстоћа и отпорност на хабање. Повећана жилавост лома у ЗТА се може приписати трансформацији изазваној стресом из метастабилне тетрагоналне фазе у моноклинску фазу на температури околине; ефекат појачан мањим величинама зрна цирконија од оних у глиници.

Стабилизатори се често користе за очување тетрагоналне цирконијеве фазе у ЗТА материјалима као што је Биолок Делта; међутим, слични резултати се могу постићи и без стабилизатора у погледу расподеле честица и жилавости лома.

Комбинација глинице и цирконија ствара напредну керамику која се истиче снагом, жилавост лома, еластичност и тврдоћу – карактеристике битне за апликације које захтевају структуралне перформансе и отпорност на корозију. ЗТА керамика има тенденцију да надмашује 99% керамика од глинице је исплатива док ефикасније испуњава специфичне потребе примене; њихов однос се чак може посебно прилагодити.