Зирцониа тоугхенед алумина – Повећана снага за индустријску изврсност

Зирцониа тоугхенед алумина (ЗТА) је изузетна керамика, одликује се високом жилавошћу и отпорношћу на ломљење због честица цирконија стабилизованог итријум диспергованим кроз матрицу алуминијума.

Овај материјал може издржати брзе промене температуре без пуцања или ломљења, отпоран је на хемијску корозију и нуди одличну отпорност на термички удар.

Одлична отпорност на корозију

ЗТА керамика нуди идеалан баланс између снаге и вредности, јачи од производа од глинице, али јефтинији од чистог цирконија. Њихова механичка својства – жилавост лома, чврстоћа и тврдоћа на савијање као и отпорност на термички удар – чине их погодним за израду индустријских алата као што су резни точкови.

ЗТА постиже своја супериорна својства захваљујући додатку цирконија стабилизованог итријумом (ИСЗ) честице унутар матрикса алуминијума. Када се равномерно распрши, ИСЗ помаже у оптимизацији тврдоће-лома и затезне чврстоће оба елемента што резултира изузетном отпорношћу на хабање, хемијска инертност на собној температури и својства топлоте тврдоће/продорне чврстоће за изузетан керамички материјал.

ЗТА производи’ механичка својства у великој мери зависе од начина њихове обраде за производњу прахова, укључујући топлотне третмане, методе калцинације, технике сушења и процеса синтеровања као и обликовања по мери са адитивима додатим током производње. Сви ови фактори одмах утичу на њихову снагу, својства еластичности и тврдоће.

Одлична отпорност на топлотни удар

ЗТА керамика нуди одличну отпорност на термички удар, што их чини одличним избором за апликације у ваздухопловству које захтевају висок ниво снаге, жилавост, и хемијску инертност. Када се равномерно диспергује унутар матрикса алуминијума, ИСЗ се може оптимизовати. Једна таква трансформационо ојачана цирконијум-алуминијум-оксидна керамика коју нудимо је БИОЛОКС делта која се може користити за ортопедске носиве компоненте као што су замене кука.

Трансформација изазвана напрезањем из метастабилне тетрагоналне у моноклиничку структуру ИСЗ производи проширење запремине и смичуће деформације које спречавају ширење пукотина, повећање отпорности на лом уз истовремено побољшање чврстоће на савијање. Перформансе такве керамике ојачане трансформацијом алуминијум-ИСЗ зависе од услова обраде, као и од њене стехиометрије саставних оксида у процесу синтеровања..

Лоше контролисани услови синтеровања могу довести до ниске чврстоће на савијање и лоше хомогености матрице алуминијум-ИСЗ, потенцијално због заробљавања ваздуха или агломерације честица. Додавањем адитива као што су итријум или магнезијум оксиди, може се смањити тетрагонална у моноклинску температуру трансформације и побољшати својства синтеровања цирконија.

Одлична отпорност на хабање

ЗТА се не истиче само у погледу отпорности на топлотни удар и отпорности на корозију, али је такође веома отпоран на хабање због свог механизма за тетрагонално-монклиничку фазну трансформацију. Надаље, ин витро студије су откриле да су компоненте ЗТА мање склоне хидротермалној деградацији – нешто од великог значаја у керамици главе бутне кости и чаше за замену кука (као што је БИОЛОКС делта произвођача ЦерамТец).

Симулирана испитивања хабања обављена на ЗТА компонентама направљеним од композитних материјала алуминијум-цирконија дала су импресивне резултате у погледу отпорности на хабање, чврстоћа на савијање и тврдоћа. ЗТА узорци изложени вишеструким циклусима у симулатору кука показали су минималну деградацију са знатно мањом храпавостом површине од монолитних компоненти од цирконијума.

ЗТА компоненте су се показале погодним за захтевне примене у производњи аутомобила (алата за топло и хладно обликовање, ваљци за затварање лименки и држачи); енергетска индустрија (лежајеви, уметци за отворе и проналазачи вртлога); прерада хране (делова пумпе за хомогенизацију); и енергетику. Њихова механичка својства зависе од многих варијабли: припремни путеви који се користе за припрему прахова; методе сушења које се користе током калцинације; технике обликовања усвојене током техника синтеровања; обликовања по мери; додани адитиви и расподела величине честица између осталог.

Одлична снага

ЗТА керамика користи трансформацију изазвану стресом да интегрише цирконијум у матрицу алуминијума, повећавајући снагу и издржљивост током времена. Ово чини ЗТА одличним керамичким решењем за индустријске примене које захтевају жилавост, висока отпорност на корозију, толеранција топлотног удара и толеранција топлотног удара.

Под напрезањем, тетрагонални метастабилни преципитати у кубичној глиници пролазе кроз наглу трансформацију у моноклинске честице које повећавају његову отпорност на ломљење стварањем компресивних површинских слојева који пријањају за пукотине унутар матрице.

Трансформационо каљење је феномен познат као каљење на лом, при чему повећана жилавост лома глинице доводи до краће дужине прслине, мање затупљивање пукотина, и побољшане интеракције са већ постојећим микропукотинама. Ово омогућава комбинације лежајева тврдо-на-тврдо и тврдо-на-меко које се користе у модерној медицинској керамици као што су замена кука. Надаље, Имплантати од цирконијума стабилизовани итријумом познати као и-ТЗП пружају заштиту од хабања током времена.