Zirconia härdad aluminiumoxid

Aluminiumoxid-zirkoniumoxidkompositer härdas genom stressinducerad omvandling av fina tetragonala zirkoniumoxidpartiklar till hårda, starka material med extrem styrka och seghet som gör dem lämpliga för olika applikationer och miljöer.

Gelgjutning användes för att tillverka ZTA-prover, med noggrann uppmärksamhet åt att optimera flytgödselberedning med olika fasta belastningar, formnings- och avformningsprocesser, lösningsmedelstorkning (osmotisk kontra lufttorkning), och pyrolys- och sintringsprocesser vid 1550 och 1650 degC för torkningsändamål. Densitet, hårdhet, brottseghet och böjhållfasthetsbedömningar utfördes på alla prover tillverkade med gelgjutning.

Den har en hög hårdhet

Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid (ZTA) är idealisk för krävande applikationer på grund av sin höga hårdhet. Tillverkad med gelgjutning, ZTA erbjuder kostnadsbesparingar jämfört med andra keramiska material samtidigt som de har överlägsen styrka. ZTA tål temperaturer på 1650 degC samtidigt som de förblir kostnadseffektiva på grund av att de består av pulver av yttriumoxidstabiliserad zirkoniumoxid och aluminiumoxid som har kombinerats med gelgjutnings- och sintringstekniker.

ZTA-keramik sticker ut på grund av sin anmärkningsvärda seghet på grund av dess transformation från tetragonala till monokliniska faser, ökar brottsegheten med så mycket som två. Denna mekanism orsakas av skillnader mellan deras elasticitetsmodul mellan deras respektive faser – zirkoniumoxid respektive aluminiumoxid – vilket betyder att spänningsfält som skapas under fastransformation faktiskt verkar för att mildra sprickutbredning vilket gör ZTA mycket segare än traditionell aluminiumoxidkeramik.

Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid har överlägsen hårdhet och brottseghet över AlN, samt överlägsen böjhållfasthet jämfört med båda dessa material, vilket gör den till en utmärkt kandidat för fordons- och hållbara energitillämpningar. Dessutom, ZTA har överlägsen värmechockbeständighet samt goda elektriska isoleringsegenskaper, vilket gör den lämplig för bilbruk och annan medicinsk användning; dessutom, ZTA uppvisar inte DNA-skador eller cancerogenetiska effekter i däggdjursceller, ger potentiell användning som dentala implantatmaterial på grund av dess utmärkta mekaniska egenskaper och biokompatibilitetsegenskaper.

Den har en hög seghet

Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid (ZTA), eller zirkoniumhärdad aluminiumoxid, är ett keramiskt material som består av både aluminiumoxid och zirkonium som erbjuder exceptionella mekaniska egenskaper såsom hög böjseghet, brottseghet, elasticitet, hårdhet och slitstyrka. Förhållandet mellan dessa material kan lätt modifieras för att möta specifika applikationer; ZTA-produkter överträffar de som är gjorda med ren zirkoniumoxid samtidigt som de är mer kostnadseffektiva.

Detta material har använts framgångsrikt i höftledsersättningslårbenshuvuden och höftledsfoder på grund av dess biokompatibilitet och långvariga lastbärande förmåga. Dock, dess lämplighet måste först utvärderas in vivo.

ZTA uppnår hög seghet tack vare sin metastabila tetragonala struktur och tryckkraft från en aluminiumoxidmatris, där höga dragspänningar orsakar transformationshärdning; som är, zirkoniumoxid omvandlas till monokliniska former när de utsätts för kompressionskrafter från en aluminiumoxidmatris, producerar spänningsenergier som bromsar eller stoppar sprickutbredning och därigenom producerar transformationshärdande effekter som förhindrar sprickutbredning.

ZTA har avsevärt förbättrad böjhållfasthet över 99% aluminiumoxidkeramik på grund av dess metastabila tetragonala fas och aluminiumoxidmatris, avsevärt överträffar den i detta avseende. Dock, aluminiumoxid-zirkoniumoxidkompositer kan bli spröda på grund av lägre homogenitet och luftinneslutning samt partikelagglomerering som leder till punktdefekter och minskad böjhållfasthet – ändå överträffar dess prestanda traditionell aluminiumoxidkeramik i både medicinska och industriella tillämpningar.

Den har en hög styrka

Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid är ett extremt hållbart material, vilket gör den lämplig för bärande applikationer. Producerad genom stressinducerad omvandling av fina tetragonala zirkoniumoxidpartiklar till en aluminiumoxidmatris, dess produktion resulterar i mycket jämn partikelfördelning med exceptionella hållfasthets- och seghetsegenskaper.

Keramik är också mycket resistent mot kemisk korrosion. Den är lämplig för många användningsområden inklusive medicinska implantat och dentala material på grund av dess förmåga att motstå upprepad exponering för kroppsvätskor och kemikalier.

ZTA utmärker sig också med sin värmechockbeständighet, eftersom dess zirkoniumoxidpartiklar dispergerade i en aluminiumoxidmatris absorberar termisk energi och skapar tryckspänningar för att undvika sprickbildning – detta gör att ZTA-keramik kan användas säkert för högtemperaturapplikationer som ugnskomponenter och turbinmotordelar utan att riskera skada eller fel.

ZTA hämtar sin styrka från dess struktur och nanopartikelfördelning, samt varm isostatisk pressning och konventionell sintring för ökad tillförlitlighet. För ökad flexibilitet, den kan också framställas med användning av sol-gel-tillverkningsmetoder som omvandlar molekyler till fasta ämnen – i detta fall kombinera aluminiumoxidpulver och zirkoniumoxidpulver i en gelliknande vätska som sedan kan formas till olika former innan den bakas i en ugn tills härdning har skett innan den avformas och torkas för att ge ZTA med finkristallstrukturer med hög densitet tillsammans med förändrad kristall, atom-, elektroniska tillstånd som resulterar i ZTA som uppvisar hög densitet såväl som förändrad kristall, atomära tillstånd samt förändrade kristallstrukturer, förändrade kristallstrukturer såväl som förändrade kristaller, atomära tillstånd som resulterar i förändrade kristaller, atomära tillstånd för ökad tillförlitlighet.

Den har en hög temperaturbeständighet

ZTA-material erbjuder överlägsen temperaturbeständighet, vilket gör den lämplig för applikationer som kräver extrem hållbarhet. Dessutom, dess korrosionsbeständighet och högre böjhållfasthet gör ZTA lämplig för långvarig exponering för temperaturer upp till 1773 K – vilket gör den till ett utmärkt val för långvarig exponering av utrustning för höga värmenivåer.

Ny forskning visar att zirkoniumoxid förbättrar aluminiumoxidens mekaniska egenskaper, speciellt dess seghet och böjhållfasthet. Denna effekt uppstår eftersom zirkoniumoxidpartiklar bildar tryckpåkänning på en aluminiumoxidmatris när de är under påkänning; denna tryckspänning hjälper till att minska sprickutbredningen samtidigt som den ökar brottsegheten.

Många faktorer påverkar prestandan hos ZTA-kompositer, såsom dess sintringsmetoder och temperaturer samt mängden tillsatt zirkoniumoxid. I allmänhet, att lägga till mer zirkoniumoxid tenderar att förbättra prestandan; för mycket zirkoniumoxid kan dock minska dess böjhållfasthet och brottseghet.

Aluminiumoxid-zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid (ATT) är ett avancerat tekniskt keramiskt material som används i olika industriella tillämpningar. Tillverkad av aluminiumoxid och zirkoniumoxid sammankopplade med keramiska bindningar som förbättrar materialets böjhållfasthet och brottseghet, AZT är ett utmärkt material för maskiner som utsätts för höga temperaturer såsom ugnar och ugnar.