ความเหนียวที่ไม่มีใครเทียบได้กับอลูมินาแกร่งของเซอร์โคเนีย (ซีทีเอ) เซรามิกส์

เซอร์โคเนียอลูมินาแกร่ง (ซีทีเอ) เซรามิกมีความเหนียวที่ไม่มีใครเทียบได้. มีความทนทานต่อการสึกหรอที่เหนือกว่า, ความเฉื่อยของสารเคมีและแรงเสียดทานต่ำเพื่อประสิทธิภาพที่ง่ายดายในงานประจำวัน – ไม่ต้องพูดถึงความแข็งและความแข็งที่สูงกว่าโลหะ.

ZTA เกี่ยวข้องกับกลุ่มผลึกโพลีคริสตัลเซอร์โคเนียเตตระโกนัลที่แพร่กระจายได้ในเมทริกซ์อลูมินาที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงเฟสที่เกิดจากความเครียดไปเป็นรูปแบบโมโนคลินิกภายใต้ความเครียด, จึงกระจายแรงเฉือนและหยุดการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว, ที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงที่แกร่ง.

ทนต่อการกัดกร่อน

ZTA มีความทนทานต่อสารเคมีที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับอลูมินาบริสุทธิ์ และสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงมากโดยไม่เสื่อมสภาพ, ทำให้เป็นตัวเลือกวัสดุที่เหมาะสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมและสภาวะที่รุนแรง.

ความเหนียวของ ZTA ได้รับการปรับปรุงด้วยอนุภาคเซอร์โคเนียซึ่งจะกระจายและดูดซับพลังงาน, ช่วยป้องกันการแตกร้าว. เมื่อเจือด้วยอิตเทรียมออกไซด์, เซอร์โคเนียเปลี่ยนจากเฟส tetragonal ที่แพร่กระจายไปเป็นโมโนคลินิกในระหว่างที่เกิดความเครียดเพื่อสร้างแรงกดทับที่เพิ่มความเหนียวในการแตกหัก.

เซรามิกที่ใช้เซอร์โคเนีย เช่น ZTA มีอนุภาคอลูมินาเพื่อต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน. ช่วยให้สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วโดยไม่แตกร้าวหรือล้มเหลวในการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น การเจียรและการตัด; การขยายตัวเชิงเส้นและแรงบิดต่ำทำให้มีความสามารถในการรับน้ำหนักและประสิทธิภาพที่โดดเด่น. ZTA ภูมิใจนำเสนอ 2-3 ความต้านทานแรงดึงที่แข็งแกร่งกว่าเท่าเมื่อเทียบกับอลูมินาบริสุทธิ์ ในขณะที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น/แรงบิดต่ำสำหรับความสามารถในการรับน้ำหนักและประสิทธิภาพการทำงานที่ยอดเยี่ยม.

มีความแข็งสูง

ZTA ผสมผสานความแข็งแรงและความทนทานของอลูมินาเข้ากับการแข็งตัวของเซอร์โคเนียเพื่อเป็นวัสดุชั้นเยี่ยมสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง. การรวมกันนี้ให้ความแข็งแกร่งที่ไม่มีใครเทียบได้, ความเหนียวแตกหัก, คุณสมบัติความยืดหยุ่นและความแข็งในแพ็คเกจเดียว.

คลอสเซ่นค้นพบใน 1976 การเติมเซอร์โคเนียที่ไม่เสถียรให้กับอลูมินาจะช่วยเพิ่มความทนทานต่อการแตกหักได้อย่างมาก, เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของ tetragonal-monoclinic ของตะกอน tetragonal ละเอียดที่กระจัดกระจายซึ่งกระจายอยู่ภายในเมทริกซ์. การตกตะกอนที่แพร่กระจายได้ดังกล่าวจะถูกยับยั้งจากการเปลี่ยนแปลงจนกว่าจะถูกปล่อยออกมาจากรอยแตกร้าวที่กำลังจะมาถึงหรือแหล่งอื่น ๆ ที่ช่วยบรรเทาจากข้อจำกัดของพวกมัน, เช่นการละลายไป.

เซอร์โคเนียเสถียรอิตเทรีย 10 โมล% แบบกดร้อน (10YSZ), เสริมด้วยอนุภาคหรือเกล็ดเลือดที่มีส่วนประกอบจาก 0 ปริมาณอลูมินาถึง 30wt% อยู่ภายใต้ความแข็งแกร่งที่เข้มงวด, ความเหนียวของการแตกหักและการทดสอบการเจริญเติบโตของรอยแตกช้าที่อุณหภูมิ 1,000C ในอากาศ. ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าค่าความต้านทานแรงดัดงอและความเหนียวของการแตกหักสูงสุดสำหรับคอมโพสิตเกล็ดเลือดได้รับจากเนื้อหาองค์ประกอบนี้.

ความต้านทานแรงดึงสูง

เซรามิกเซอร์โคเนียมีการผสมผสานระหว่างความแข็งแกร่งที่ไม่ธรรมดา, ความยืดหยุ่น, และความอเนกประสงค์ที่เหนือกว่าเซรามิกทางเทคนิคแบบดั้งเดิมอย่างมาก. สูตรเซอร์โคเนีย เช่น ZTA มอบโซลูชันสำหรับการใช้งานที่ยากลำบากที่สุดในปัจจุบัน ตั้งแต่ส่วนประกอบการบินและอวกาศที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงไปจนถึงการปลูกถ่ายชีวการแพทย์ยุคถัดไปที่ออกแบบมาเพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนาน – นำเสนอโซลูชั่นที่เชื่อถือได้สำหรับความต้องการเร่งด่วนที่สุดในปัจจุบัน.

ZTA โดดเด่นเหนือวัสดุอื่นๆ เนื่องจากมีความแข็งแรงรับแรงดัดงอที่เหนือกว่า, ความเหนียวแตกหักและความต้านทานต่อการแพร่กระจายของรอยแตกเนื่องจากเฟส tetragonal ที่แพร่กระจายได้. การเปลี่ยนแปลงเป็นโมโนคลินิกเซอร์โคเนียที่อุณหภูมิต่ำจะบีบอัดโซนที่อยู่หน้าหน้ารอยแตกเพื่อหยุดการเติบโตต่อไป.

อิตเทรียเสถียรเซอร์โคเนียบางส่วน (Y-TZP) และเซอร์โคเนียเสถียรบางส่วนซีเรียม (อะไร-TZP) มีลักษณะความเหนียวพิเศษคล้ายกับ ZTA เนื่องจากการคงตัวของเฟสเตตระโกนัลโดยคงอิตเทรียหรือซีเรียมไว้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า, ช่วยให้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงอุณหภูมิที่สามารถจัดการได้มากขึ้น และแสดงความเสียหายที่พื้นผิวน้อยกว่าในระหว่างการทดสอบการโหลดแบบวนรอบมากกว่าวัสดุอลูมินา.

แรงเสียดทานต่ำ

เซอร์โคเนียเป็นหนึ่งในเซรามิกวิศวกรรมที่แข็งที่สุดที่มีอยู่ และคุณสมบัติการเสียดสีต่ำช่วยเพิ่มความต้านทานการสึกหรอในขณะที่ลดความต้องการในการหล่อลื่น.

เซรามิก ZTA มีอลูมินาเพื่อความเหนียวสูงสุด. ซึ่งช่วยให้อนุภาคเซอร์โคเนียเตตระโกนัลที่มีความเสถียรของอิตเทรียที่แพร่กระจายได้ในเมทริกซ์อลูมินายังคงไม่เปลี่ยนแปลง, ยังคงตกผลึกโดยอาศัยเครือข่ายธัญพืชที่เชื่อมโยงกัน.

องค์ประกอบและสภาวะการประมวลผลที่ได้รับการควบคุมช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเปลี่ยนแปลงจากเตตร้ากอนอลไปเป็นโมโนคลินิกที่เกิดขึ้นเองจะไม่เกิดขึ้นเมื่อเย็นลงจากอุณหภูมิการเผาผนึก, เอื้อต่อความสามารถในการทดสอบความทนทานต่อการแตกหักแบบหลายจังหวะ. นอกจากนี้, ความสม่ำเสมอสูงในคอมโพสิตอลูมินา-เซอร์โคเนียที่มีขนาดเกรนเล็กส่งผลให้พลังงานการแตกร้าวลดลง ซึ่งส่งผลให้ความยาวของรอยแตกร้าวสั้นลงในระหว่างการทดสอบการเยื้องเพชร.

การขยายตัวทางความร้อนสูง

แรงยึดเหนี่ยวของเมทริกซ์อลูมินาทำให้สามารถป้องกันไม่ให้อนุภาคเซอร์โคเนียแบบเตตร้าโกนัลเปลี่ยนเป็นเซอร์โคเนียแบบโมโนคลินิกเมื่อเย็นลง, จึงทำให้ 10 ตุ่น % คอมโพสิตเซอร์โคเนีย-อลูมินาที่มีความเสถียรของอิตเทรียมีความเสถียรและปราศจากการแตกร้าว.

การเติมซีเรียมลงในเซอร์โคเนียทำให้มีความเสถียรบางส่วน (อะไร-TZP). Ce-TZP จะคงเฟสเตตระโกนัลไว้ที่อุณหภูมิห้องและเพิ่มความเหนียวได้อย่างมาก, ความเหนียวแตกหักและความแข็งแรงดัดงอเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเซรามิกทางทันตกรรมแบบดั้งเดิม.

คอมโพสิตอลูมินาแกร่งเซอร์โคเนียที่รวม Ce-TZP, เซอร์โคเนียเสถียรอิตเทรีย (Y-TZP), หรือเซอร์โคเนียเสถียรจากแมกนีเซีย (มก.-PSZ) แสดงความเหนียวพิเศษที่เหนือกว่าทั้งอลูมินาและเซอร์โคเนียเสาหิน, ทำให้ ZTA เป็นตัวเลือกที่สมบูรณ์แบบสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง เช่น การปลูกถ่ายทางการแพทย์, ส่วนประกอบการบินและอวกาศและเครื่องจักรอุตสาหกรรม. ZTA ยังมีคุณสมบัติต้านทานสารเคมีมากมายที่ป้องกันกรด, สารละลายเกลือ, เกลือหลอมเหลวที่เป็นด่างรวมถึงอุณหภูมิสูง.