เซอร์โคเนียอลูมินาแกร่ง

คอมโพสิตอลูมินา-เซอร์โคเนียถูกทำให้แข็งขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากความเครียดของอนุภาคเซอร์โคเนียเตตระโกนัลชั้นดีให้กลายเป็นแข็ง, วัสดุที่แข็งแกร่งมีความแข็งแกร่งและความเหนียวสูงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานและสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย.

การหล่อเจลถูกนำมาใช้เพื่อประดิษฐ์ตัวอย่าง ZTA, ด้วยความใส่ใจอย่างรอบคอบในการปรับการเตรียมสารละลายให้เหมาะสมด้วยการโหลดของแข็งที่แตกต่างกัน, กระบวนการขึ้นรูปและการถอดแบบ, การอบแห้งด้วยตัวทำละลาย (ออสโมติกกับการอบแห้งด้วยอากาศ), และกระบวนการไพโรไลซิสและการเผาผนึกที่ 1550 และ 1650 องศาเซลเซียสเพื่อการอบแห้ง. ความหนาแน่น, ความแข็ง, มีการประเมินความเหนียวของการแตกหักและความแข็งแรงของแรงดัดงอกับตัวอย่างทั้งหมดที่สร้างขึ้นโดยใช้การหล่อแบบเจล.

มีความแข็งสูง

อลูมินาแกร่งเซอร์โคเนีย (ซีทีเอ) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูงเนื่องจากมีความแข็งสูง. ประดิษฐ์โดยใช้เจลหล่อ, ZTA นำเสนอการประหยัดต้นทุนเหนือวัสดุเซรามิกอื่นๆ ในขณะที่มีความแข็งแกร่งที่เหนือกว่า. ZTA สามารถทนต่ออุณหภูมิของ 1650 degC ในขณะที่ยังคงความคุ้มค่าเนื่องจากประกอบด้วยผงของเซอร์โคเนียและอลูมินาที่มีความเสถียรของอิตเทรียที่นำมารวมกันโดยใช้เทคนิคการหล่อด้วยเจลและการเผาผนึก.

เซรามิก ZTA โดดเด่นด้วยความแข็งแกร่งที่โดดเด่นเนื่องจากการเปลี่ยนจากเฟสเตตราโกนัลไปเป็นเฟสโมโนคลินิก, เพิ่มความทนทานต่อการแตกหักได้มากถึงสองเท่า. กลไกนี้เกิดจากความแตกต่างระหว่างโมดูลัสยืดหยุ่นระหว่างเฟสตามลำดับ – เซอร์โคเนียและอลูมินาตามลำดับ – หมายถึงสนามความเครียดที่สร้างขึ้นระหว่างการเปลี่ยนเฟสจริง ๆ แล้วทำหน้าที่ลดการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว ทำให้ ZTA แข็งแกร่งกว่าเซรามิกอลูมินาแบบดั้งเดิมมาก.

อลูมินาที่แกร่งด้วยเซอร์โคเนียมีความแข็งและความเหนียวแตกหักที่เหนือกว่า AlN, ตลอดจนความแข็งแรงรับแรงดัดงอที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุทั้งสองชนิด, ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานด้านยานยนต์และพลังงานที่ยั่งยืน. นอกจากนี้, ZTA มีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี, ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานด้านยานยนต์และการใช้งานทางการแพทย์อื่นๆ; นอกจากนี้, ZTA ไม่แสดงความเสียหายของ DNA หรือผลกระทบต่อการเกิดมะเร็งในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม, ให้ศักยภาพในการนำไปใช้เป็นวัสดุรากฟันเทียมเนื่องจากมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมและคุณสมบัติความเข้ากันได้ทางชีวภาพ.

มีความเหนียวสูง

อลูมินาแกร่งเซอร์โคเนีย (ซีทีเอ), หรืออลูมินาแกร่งเซอร์โคเนียม, เป็นวัสดุเซรามิกที่ประกอบด้วยทั้งอลูมินาและเซอร์โคเนียมที่มีคุณสมบัติทางกลพิเศษ เช่น มีความเหนียวรับแรงดัดงอสูง, ความเหนียวแตกหัก, ความยืดหยุ่น, ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ. อัตราส่วนระหว่างวัสดุเหล่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายเพื่อให้ตรงตามการใช้งานเฉพาะ; ผลิตภัณฑ์ ZTA โดดเด่นกว่าผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเซอร์โคเนียบริสุทธิ์แต่ก็คุ้มค่ากว่า.

วัสดุนี้ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนหัวกระดูกสะโพกเทียมและแผ่นรองกระดูกสะโพกเทียม เนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการรับน้ำหนักในระยะยาว. อย่างไรก็ตาม, ความเหมาะสมของมันจะต้องได้รับการประเมินในสิ่งมีชีวิตก่อน.

ZTA มีความทนทานสูงเนื่องจากมีโครงสร้าง tetragonal ที่แพร่กระจายได้และแรงอัดจากเมทริกซ์อลูมินา, โดยที่ความเค้นดึงสูงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่แกร่งขึ้น; นั่นคือ, เซอร์โคเนียจะเปลี่ยนเป็นรูปแบบโมโนคลินิกเมื่อได้รับแรงอัดจากเมทริกซ์อลูมินา, ทำให้เกิดพลังงานความเครียดซึ่งชะลอหรือหยุดการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้เกิดผลกระทบต่อการแข็งตัวที่ป้องกันการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว.

ZTA มีความแข็งแกร่งด้านแรงดัดงอที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก 99% เซรามิกอลูมินาเนื่องจากมีเฟส tetragonal ที่แพร่กระจายได้และเมทริกซ์อลูมินา, เหนือกว่าเรื่องนี้อย่างมาก. อย่างไรก็ตาม, คอมโพสิตอลูมินา-เซอร์โคเนียอาจเปราะเนื่องจากความเป็นเนื้อเดียวกันลดลงและการกักเก็บอากาศ ตลอดจนการรวมตัวของอนุภาคที่ทำให้เกิดจุดบกพร่องและความแข็งแรงดัดงอลดลง – แต่ประสิทธิภาพก็เหนือกว่าเซรามิกอลูมินาแบบดั้งเดิมในการใช้งานทางการแพทย์และอุตสาหกรรม.

มันมีความแข็งแรงสูง

อลูมินาแกร่งเซอร์โคเนียเป็นวัสดุที่ทนทานอย่างยิ่ง, ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับงานรับน้ำหนัก. เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากความเครียดของอนุภาคเซอร์โคเนียเตตระโกนัลละเอียดให้เป็นเมทริกซ์อลูมินา, การผลิตส่งผลให้มีการกระจายตัวของอนุภาคสม่ำเสมอสูงพร้อมคุณสมบัติด้านความแข็งแรงและความเหนียวเป็นพิเศษ.

เซรามิกยังมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมีสูง. เหมาะสำหรับการใช้งานหลายประเภท รวมถึงการปลูกถ่ายทางการแพทย์และวัสดุทางทันตกรรม เนื่องจากความสามารถในการทนต่อการสัมผัสของเหลวในร่างกายและสารเคมีซ้ำๆ.

ZTA ยังโดดเด่นด้วยการต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ, เนื่องจากอนุภาคเซอร์โคเนียกระจายตัวภายในเมทริกซ์อลูมินาจะดูดซับพลังงานความร้อนและสร้างความเค้นอัดเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกร้าว – ช่วยให้สามารถใช้เซรามิก ZTA ได้อย่างปลอดภัยสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ส่วนประกอบเตาเผาและชิ้นส่วนเครื่องยนต์กังหัน โดยไม่เสี่ยงต่อความเสียหายหรือความล้มเหลว.

ZTA มีความแข็งแกร่งจากโครงสร้างและการกระจายตัวของอนุภาคนาโน, เช่นเดียวกับการกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อนและการเผาผนึกแบบธรรมดาเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ. เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น, มันยังอาจผลิตได้โดยใช้วิธีการผลิตโซลเจลซึ่งเปลี่ยนโมเลกุลให้เป็นของแข็ง – ในกรณีนี้ การรวมผงอลูมินาและผงเซอร์โคเนียในของเหลวคล้ายเจลที่สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ก่อนนำไปอบในเตาอบจนกระทั่งเกิดการบ่มก่อนนำไปขึ้นรูปและทำให้แห้งเพื่อให้ได้ ZTA ที่มีโครงสร้างผลึกละเอียดที่มีความหนาแน่นสูงพร้อมกับคริสตัลที่ถูกดัดแปลง, อะตอม, สถานะทางอิเล็กทรอนิกส์ส่งผลให้ ZTA มีความหนาแน่นสูงและมีการเปลี่ยนแปลงผลึก, สถานะอะตอมและโครงสร้างผลึกที่เปลี่ยนแปลง, โครงสร้างผลึกที่เปลี่ยนแปลงเช่นเดียวกับคริสตัลที่ถูกเปลี่ยนแปลง, สถานะของอะตอมส่งผลให้ผลึกเปลี่ยนแปลงไป, สถานะอะตอมมิกเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ.

มีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง

วัสดุ ZTA มีความทนทานต่ออุณหภูมิที่เหนือกว่า, ทำให้เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการความทนทานสูง. นอกจากนี้, ความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานแรงดัดงอที่สูงขึ้นทำให้ ZTA เหมาะสำหรับการสัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงถึงในระยะยาว 1773 เค – ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องสัมผัสกับระดับความร้อนสูงในระยะยาว.

การวิจัยล่าสุดระบุว่าเซอร์โคเนียช่วยเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของอลูมินา, โดยเฉพาะความเหนียวและแรงดัดงอ. ผลกระทบนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคเซอร์โคเนียก่อให้เกิดความเค้นอัดบนเมทริกซ์อลูมินาเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียด; ความเค้นอัดนี้ช่วยลดการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวในขณะเดียวกันก็เพิ่มความเหนียวของการแตกหักไปพร้อมๆ กัน.

ปัจจัยหลายประการส่งผลต่อประสิทธิภาพของคอมโพสิต ZTA, เช่นวิธีการเผาผนึกและอุณหภูมิ ตลอดจนปริมาณเซอร์โคเนียที่เติมเข้าไป. โดยทั่วไปแล้ว, การเพิ่มเซอร์โคเนียมากขึ้นมีแนวโน้มที่จะเพิ่มประสิทธิภาพ; อย่างไรก็ตาม เซอร์โคเนียที่มากเกินไปอาจลดความต้านทานแรงดัดงอและความทนทานต่อการแตกหักได้.

อลูมินา-เซอร์โคเนีย-อลูมินาที่แกร่ง (ที่) เป็นวัสดุเซรามิกทางเทคนิคขั้นสูงที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมต่างๆ. สร้างจากอลูมินาและเซอร์โคเนียมออกไซด์ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเซรามิกที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการดัดงอและความเหนียวของการแตกหักของวัสดุ, AZT เป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมสำหรับเครื่องจักรที่ต้องสัมผัสกับอุณหภูมิสูง เช่น เตาอบและเตาเผา.