Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid har bevisat sina överlägsna mekaniska egenskaper jämfört med monolitisk zirkoniumoxid, inklusive brottseghet och böjhållfasthet. ZTAs stabilitet härrör från dess matrisfas som skyddar och begränsar omvandlingen av tetragonala zirkoniumoxidkorn, hjälper den att motstå nedbrytning under hydrotermiska förhållanden in vivo.
Böjningsstyrka
Genom att tillsätta zirkoniumoxid till aluminiumoxidkeramik, Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid skapas. Detta material har överlägsen böjhållfasthet och mekanisk hållbarhet i situationer som kräver det, och motstår även kemisk korrosion samt exponering för kroppsvätskor.
Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid kan motstå snabba temperaturfluktuationer på grund av dess zirkoniumoxidpartiklar som är dispergerade i en aluminiumoxidmatris som absorberar värmeenergi och skapar tryckspänningar för att förhindra sprickbildning, vilket gör den lämplig för användning i olika industriella applikationer såsom ugnskomponenter och ångturbinmotorer.
Denna kompositkeramik kombinerar de imponerande egenskaperna hos både aluminiumoxid och zirkoniumoxid för att ge extra styrka och motståndskraft mot värmechock, med överlägsen hårdhet, böjhållfasthet, brottseghet och slitstyrka som överträffar 99% ren aluminiumoxid vad gäller hårdhet, seghet och slitstyrka.
Frakturseghet
Zirkoniumoxid förbättrar brottsegheten hos aluminiumoxidkeramer genom transformationshärdning. När man träffar, metastabil yttriumstabiliserad zirkoniumoxid omvandlas till monoklina kristallstrukturer som producerar tryckspänning som förhindrar sprickutbredning.
Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid är ett idealiskt material för att skapa skärverktyg på grund av dess hårdhet, termisk stabilitet och motståndskraft mot friktion. Dessutom, dess överlägsna mekaniska egenskaper bidrar avsevärt till dess hållbarhet och tillförlitlighet.
ZTA producerad via gelgjutning har en exceptionell kombination av böjhållfasthet, brottseghet, biokompatibilitet och värme/korrosionsbeständighet som gör den lämplig för höftproteskirurgi. Genom gelgjutningsprocesser är det också möjligt att skräddarsy parametrarna för hårdhet-brottseghet-böjhållfasthet genom att ändra belastningsnivåerna för fast slam, formtjocklek eller sintringstemperaturparametrar för att maximera resultatet.
Stress-töjningskurvor
Zirkoniumoxidhärdat aluminiumoxidmaterial har överlägsen styrka och slitstyrka, samt exceptionell styvhet för att bära tunga laster utan att deformeras under tryck. Dessutom, den har utmärkt motståndskraft mot termisk chock som gör att den kan tolerera plötsliga temperaturfluktuationer utan att drabbas av försämring.
Zirkoniumoxidhalt över en viss gräns ökar åldringsnedbrytningen genom mikrosprickor som skapas under kylning efter sintring som fungerar som preferensvägar för vatteninträngning i keramiskt material, vilket leder till att mikrosprickor bildas under kylning som fungerar som preferensvägar för dess inträde och spridning in i den. Omvänt, när under denna tröskel genomgår zirkoniumoxidpartiklarna stressinducerad omvandling från tetragonal fas till monoklinisk fas vilket minskar åldringsförsämring.
Draghållfasthet
Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid är ett hårt och hållbart material med utmärkt slitstyrka och termisk stabilitet, vilket gör den lämplig för komponenter som kräver kylning. Dessutom, termiskt stabila ytor som denna ger termisk kontroll såväl som friktionsmotstånd vilket gör dem till det perfekta materialvalet.
Under stress, ZTA genomgår en fastransformation från tetragonal till monoklinisk vilket förhindrar sprickutbredning och ökar brottsegheten, men vissa studier indikerar att ökad ostabiliserad zirkoniumoxid leder till minskad draghållfasthet.
ZTA keramik innehåller vanligtvis 10%-20% zirkoniumoxid, vilket gör att den kan skräddarsys specifikt för varje applikation. ZTA är biokompatibelt, temperaturbeständig, korrosionsbeständig, tillräckligt tuff för att stå emot tryck, kostnadseffektivt alternativ till ren zirkoniumkeramik och tål höga temperaturer utan nedbrytning. Ventiltätningstillverkare väljer det vanligtvis på grund av dess korrosionsbeständighet och tryckhållningsförmåga – alla kvaliteter idealiska för ventiltätningsapplikationer.
Slagstyrka
Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid är mycket korrosionsbeständig och har exceptionell mekanisk hållfasthet, vilket gör dem lämpliga för applikationer som kräver hårdhet och seghet samtidigt. Dessutom, ZTA erbjuder kostnadsbesparingar jämfört med ren zirkoniumoxidkeramik.
Genom att kombinera aluminiumoxid och zirkoniumoxid skapas en keramik med högre böjhållfasthet, brottseghet, och slitstyrka än ren aluminiumoxid. Den tål högre belastningar och stötar och används ofta som en uppgradering jämfört med standard aluminiumoxid i konstruktioner som kräver ytterligare funktioner.
Transformationshärdning förklarar denna ökade styrka; under stressförhållanden, zirkoniumoxidpartiklar ändras från sin tetragonala till monokliniska form och expanderar, komprimera sprickor i en aluminiumoxidmatris och därmed leda till högre böjhållfasthet än YSZ (Figurerna 6c och d).
Korrosionsbeständighet
ZTA keramiks kombination av aluminiumoxid och zirkoniumoxid ger överlägsen korrosionsbeständighet jämfört med ren 99% enbart aluminiumoxidmaterial, och har överlägsen hårdhet, brottseghet, böjhållfasthet, och hårdhetsegenskaper än sina konkurrenter.
ZTA har enastående slitage- och nötningsbeständighet och kemisk kompatibilitet, vilket gör den idealisk för industriella applikationer som kräver hög mekanisk hållbarhet. Dessutom, kombinationen av material ståtar med utmärkt motståndskraft mot termisk chock som tillåter snabba temperaturförändringar utan att spricka eller gå sönder.
Zirkoniumoxidpartiklar tillsatta en aluminiumoxidmatris ökar dess brottseghet genom transformationshärdning, en effekt som orsakas av stressande zirkoniumoxidpartiklar som ändras från tetragonala till monoklina kristallstrukturer när de utsätts för tryckpåkänning, producerar tryckspänningar som förhindrar sprickutbredning och avsevärt ökar dess brottseghet.
Termisk stötbeständighet
zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid är en avancerad keramik som kombinerar aluminiumoxid och zirkoniumoxid. För att skapa ZTA, zirkoniumoxid införs i huvudaluminiumoxidmatrisen före sintring för ökad styrka och värmechockbeständighet jämfört med traditionell aluminiumoxidkeramik; dessutom har den högre hårdhet, böjhållfasthet, och densitet än dess motsvarighet.
ZTA-härdningsmekanism involverar stressinducerad fastransformation från tetragonala till monokliniska zirkoniumpartikelkristallstrukturer, ökar brottsegheten samtidigt som den skyddas från termisk stöt och mekaniskt nötning. Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid är mycket biokompatibel och korroderar inte snabbt, vilket gör den idealisk för ventiltätningar. Dessutom, dess höga böjhållfasthet gör att den kan motstå kroppstryck effektivt.