Напредна жилавост за индустријске примене

Зирцониа тоугхенед алумина (ЗТА) керамичке компоненте комбинују тврдоћу и снагу глинице са врхунском отпорношћу на ломљење цирконија да би пружиле перформансе и дуговечност за индустријску примену.

Стресом изазвана трансформација финих тетрагоналних цирконијумових честица уграђених у матрицу алуминијума доводи до ЗТА материјала врхунске снаге и жилавости, погодан за употребу у разним тешким окружењима.

Жилавост

ЗТА материјали комбинују тврдоћу глинице са чврстоћом цирконија за неупоредиву отпорност на хабање и абразију. Овај ефекат је омогућен кроз очвршћавање трансформације изазвано стресом: када је под стресом, честице цирконијума прелазе из своје метастабилне тетрагоналне фазе у стабилан моноклински облик; проширење запремине узроковано овом структурном променом помаже у затварању свих пукотина унутар матрикса алуминијума и значајно повећава жилавост.

ЗТА садржи цирконијеве плочице које се формирају у матрицу алуминијума током синтеровања, побољшање жилавости и чврстоће лома уз повећање жилавости лома, стварајући материјал са већом чврстоћом на савијање од И-ТЗП и до дупло већом чврстоћом на циклични замор. Ова комбинација жилавости од алуминијума у ​​комбинацији са чврстоћом цирконија чини ЗТА одличним избором материјала за индустријску примену која захтева отпорност на оштећења.

Трајност

Зирцониа тоугхенед алумина (ЗТА) има изванредну чврстоћу на савијање и притисак, са ниским термичким ширењем еквивалентним оном код глинице и изванредним својствима отпорности на хабање.

Ојачана глиница са цирконијумом се ствара додавањем тетрагоналних зрна цирконија преко трансформације изазване стресом у тврду матрицу алуминијума, обухватајући их у своју структуру док ограничава њихову трансформацију на локална подручја уместо да се шире по читавој.

Овај механизам чини композите алуминијум-цирконија далеко издржљивијим од монолитног цирконијума због њихове отпорности на апсорпцију воде кроз хемисорпцију; монолитни цирконијум може да апсорбује поларне молекуле воде који доводе до деградације на ниским температурама и на крају до распада након дуготрајне употребе.

ЗТА, с друге стране, је посебно дизајниран да олакша ову тетрагоналну у моноклинску трансформацију кроз структурне карактеристике и хемијске адитиве. ЦерамТец продаје Биолок Делта ЗТА као пример; ова формулација садржи итријум и стронцијум алуминат како би се олакшали механизми очвршћавања унутар своје цирконијум фазе и стога има мањи ризик од деградације на ниским температурама док издржава окружење високе температуре.

Отпорност на корозију

ЗТА керамика нуди врхунску отпорност на корозију у односу на своје колеге од алуминијума и стога се може користити у опреми која је подложна тешким условима. Надаље, ЗТА може да издржи више температуре док нуди већу хемијску стабилност.

Гарвие ет ал (1975) показао да додавање 10-20% нестабилизовани цирконијум може значајно повећати жилавост у поређењу са алуминијумом, кроз трансформацију заоштравање. Овај процес се дешава када се фино дисперговани тетрагонални метастабилни преципитати претворе у моноклински цирконијум под напоном изазивајући запреминско проширење које сабија пукотине и успорава или зауставља њихово ширење.

Овај механизам личи на механизам напона изазваних деформацијом; међутим, да би изазвало фазне промене поље напона мора бити довољно велико; за пукотине у ЗТА узорцима ова енергија долази од напона савијања на местима лома.

Отпорност на топлоту

Зирцониа тоугхенед алумина има изузетно високу тачку топљења и отпорност на корозију, што га чини идеалним материјалом за опрему која је често изложена високим температурама. Надаље, ова варијанта има већу отпорност на трење од стандардне глинице, помаже у смањењу хабања опреме која је изложена вишим нивоима кинетичке енергије.

ЗТА керамика се ствара трансформацијом тетрагоналних цирконијумових честица изазваном стресом у матрицу алуминијума, стварајући унутар њих напоне притиска који спречавају ширење прслине, повећавајући и снагу и жилавост уз обезбеђивање отпорности на термички удар без лома или пуцања. Имају одличну отпорност на топлотни удар; отпорност на брзе промене температуре без лома или пуцања под стресом.

Алуминијум ојачан цирконијумом има много употреба у више индустрија због свог огромног скупа својстава. Машинство га користи за компоненте пумпе и заптивке; обрада полупроводника га користи због његове термичке стабилности и чврстоће; ваздухопловство, аутомобилска и енергетска индустрија га користе као делове мотора због његове отпорности на корозију и јаке хемикалије; може чак да издржи и високу чврстоћу на савијање за зубне имплантате!