Zirconia härdad aluminiumoxid – Förbättrad styrka för industriell excellens

Zirconia härdad aluminiumoxid (ZTA) är en exceptionell keramik, kännetecknas av hög seghet och brottbeständighet på grund av yttriumoxidstabiliserade zirkoniumoxidpartiklar dispergerade genom en aluminiumoxidmatris.

Detta material tål snabba temperaturförändringar utan att spricka eller gå sönder, motstår kemisk korrosion och erbjuder utmärkt motståndskraft mot värmechock.

Utmärkt korrosionsbeständighet

ZTA-keramik erbjuder en idealisk balans mellan styrka och värde, är starkare än aluminiumoxidprodukter men billigare än ren zirkoniumoxid. Deras mekaniska egenskaper – brottseghet, böjhållfasthet och hårdhet samt värmechockbeständighet – gör dem lämpliga för tillverkning av industriella verktyg som skärhjul.

ZTA uppnår sina överlägsna egenskaper tack vare tillsatsen av yttriastabiliserad zirkoniumoxid (YSZ) partiklar i en aluminiumoxidmatris. När den är jämnt fördelad, YSZ hjälper till att optimera både hårdhet-brottseghet och draghållfasthet för båda elementen, vilket resulterar i exceptionell slitstyrka, kemisk tröghet vid rumstemperatur och varmhårdhet/uppryckningshållfasthetsegenskaper för ett exceptionellt keramiskt material.

ZTA kontaktinformation förvaltning’ mekaniska egenskaper beror starkt på deras bearbetningsvägar för att producera pulver, inklusive värmebehandlingar, kalcineringsmetoder, torkteknik och sintringsprocesser samt skräddarsydd formning med tillsatser tillsatta under produktionen. Alla dessa faktorer har en omedelbar effekt på deras styrka, elasticitet och hårdhetsegenskaper.

Utmärkt termisk stöttålighet

ZTA-keramik erbjuder utmärkt motståndskraft mot värmechock, vilket gör dem till ett utmärkt val för rymdtillämpningar som kräver höga nivåer av styrka, seghet, och kemisk tröghet. När den är jämnt fördelad i en aluminiumoxidmatris kan YSZ optimeras. En sådan transformationshärdad zirkoniumoxid-aluminiumoxidkeramik som vi erbjuder är BIOLOX delta som kan användas för ortopediska lastbärande komponenter som höftproteser.

Stressinducerad transformation från metastabil tetragonal till monoklinisk struktur av YSZ producerar volymexpansion och skjuvpåkänning som motverkar sprickutbredning, ökar brottsegheten samtidigt som böjhållfastheten förbättras. Prestandan hos en sådan aluminiumoxid-YSZ-transformationshärdad keram beror på bearbetningsförhållandena såväl som på dess stökiometri av ingående oxider i sintringsprocessen.

Dåligt kontrollerade sintringsförhållanden kan resultera i låg böjhållfasthet och dålig homogenitet hos en aluminiumoxid-YSZ-matris, potentiellt på grund av luftinneslutning eller partikelagglomerering. Genom att tillsätta tillsatser som yttriumoxid eller magnesiumoxider, man kan minska tetragonal till monoklinisk transformationstemperatur och förbättra zirkoniumoxidernas sintringsegenskaper.

Utmärkt slitstyrka

ZTA utmärker sig inte bara när det gäller termisk chockbeständighet och korrosionsbeständighet, men är också mycket slitstark tack vare sin tetragonal-monkliniska fastransformationsomslutningsmekanism. Dessutom, in vitro-studier har visat att ZTA-komponenter är mindre benägna för hydrotermisk nedbrytning – något av stor betydelse vid höftprotes lårbenshuvud och skål keramik (såsom BIOLOX delta producerat av CeramTec).

Simulerade slitagetester utförda på ZTA-komponenter gjorda av aluminiumoxid-zirkoniumoxidkompositmaterial har gett imponerande resultat när det gäller slitstyrka, böjhållfasthet och hårdhet. ZTA-prover exponerade för flera cykler i höftsimulatorn visade minimal nedbrytning med signifikant lägre ytråhet än monolitiska zirkoniumoxidkomponenter.

ZTA-komponenter har visat sig lämpliga för krävande applikationer inom biltillverkning (varm- och kallformningsverktyg, burkförslutningsrullar och kapstaner); energiindustrin (kullager, öppningsinsatser och vortexsökare); livsmedelsbearbetning (homogenisering av pumpdelar); och energiindustrin. Deras mekaniska egenskaper beror på många variabler: beredningsvägar som används för att bereda pulver; torkningsmetoder som används under kalcinering; formningstekniker som används under sintringstekniker; skräddarsydd formning; tillsatta tillsatser och partikelstorleksfördelning bland annat.

Utmärkt styrka

ZTA-keramik använder stressinducerad transformation för att integrera zirkoniumoxid i en aluminiumoxidmatris, öka styrkan och hållbarheten över tiden. Detta gör ZTA till en utmärkt keramisk lösning för industriella applikationer som kräver seghet, hög korrosionsbeständighet, termisk stöttolerans och termisk stöttolerans.

Under ansträngning, tetragonala metastabila fällningar i kubisk aluminiumoxid genomgår en abrupt omvandling till monoklina partiklar som ökar dess brottseghet genom att skapa tryckande ytskikt som fäster vid sprickor i dess matris.

Transformationshärdning är ett fenomen som kallas frakturhärdning, varvid ökad brottseghet hos aluminiumoxid resulterar i kortare spricklängd, mindre crack trubbig, och förbättrade interaktioner med redan existerande mikrosprickor. Detta möjliggör hårda-mot-hårda och hårt-mot-mjuka lagerkombinationer som används i modern medicinsk keramik som höftproteser. Dessutom, Yttriumstabiliserade zirkoniumoxidimplantat kända som y-TZP ger skydd mot slitage över tid.