Ang zirconia toughened alumina ay napatunayan ang higit na mahusay na mekanikal na mga katangian kumpara sa monolithic zirconia, kabilang ang bali toughness at flexural strength. Ang katatagan ng ZTA ay nagmumula sa matrix phase nito na nagpoprotekta at naghihigpit sa pagbabago ng tetragonal zirconia grains, tinutulungan itong makatiis sa pagkasira sa ilalim ng in-vivo hydrothermal na kondisyon.
Flexural na Lakas
Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng zirconia sa alumina ceramics, zirconia toughened alumina ay nilikha. Nagtatampok ang materyal na ito ng superyor na flexural strength at mechanical durability sa mga sitwasyong nangangailangan nito, at lumalaban din sa kaagnasan ng kemikal gayundin sa pagkakalantad sa mga likido sa katawan.
Ang zirconia toughened alumina ay maaaring makatiis ng mabilis na pagbabagu-bago sa temperatura dahil sa mga zirconia particle nito na nakakalat sa loob ng alumina matrix na sumisipsip ng thermal energy at lumilikha ng mga compressive stress upang maiwasan ang pag-crack, ginagawa itong angkop para sa paggamit sa iba't ibang mga pang-industriya na aplikasyon tulad ng mga bahagi ng furnace at steam turbine engine.
Pinagsasama ng composite ceramic na ito ang mga kahanga-hangang katangian ng parehong alumina at zirconia upang maghatid ng dagdag na lakas at thermal shock resistance, na may higit na tigas, flexural strength, bali toughness at wear resistance na higit pa 99% purong alumina sa mga tuntunin ng katigasan, tibay at paglaban sa pagsusuot.
Katigasan ng Bali
Pinahuhusay ng Zirconia ang tibay ng bali ng mga alumina ceramics sa pamamagitan ng pagpapatibay ng pagbabago. Kapag tinamaan, Ang metastable yttrium-stabilised zirconia ay nagiging monoclinic crystal structures na gumagawa ng compressive stress na pumipigil sa pagpapalaganap ng crack.
Ang zirconia toughened alumina ay isang mainam na materyal para sa paglikha ng mga tool sa paggupit dahil sa katigasan nito, thermal stability at paglaban sa friction. Higit pa rito, ang superior mechanical properties nito ay nakakatulong nang malaki sa tibay at pagiging maaasahan nito.
Ang ZTA na ginawa sa pamamagitan ng gelcasting ay may pambihirang kumbinasyon ng flexural strength, tibay ng bali, biocompatibility at init/corrosion resistance na ginagawang angkop para sa pagpapalit ng balakang na operasyon. Sa pamamagitan ng mga proseso ng gelcasting, posible ring maiangkop ang hardness-fracture toughness-flexural strength parameters nito sa pamamagitan ng pagbabago ng slurry solid loading level., kapal ng amag o mga parameter ng temperatura ng sintering upang ma-maximize ang mga resulta.
Stress-Srain Curves
Ipinagmamalaki ng zirconia toughened alumina na materyal ang higit na lakas at paglaban sa pagsusuot, pati na rin ang pambihirang katigasan para sa pagsuporta sa mabibigat na pagkarga nang hindi nababago sa ilalim ng presyon. Higit pa rito, Ipinagmamalaki nito ang mahusay na thermal shock resistance na nagbibigay-daan dito upang tiisin ang mga biglaang pagbabago sa temperatura nang hindi dumaranas ng pagkasira.
Ang nilalaman ng zirconia na higit sa isang tiyak na limitasyon ay nagpapataas ng pagtanda ng pagkasira sa pamamagitan ng mga microcrack na nilikha sa panahon ng paglamig pagkatapos ng sintering na nagsisilbing mas kanais-nais na mga ruta para sa pagtagos ng tubig sa ceramic na materyal, na humahantong sa mga microcrack na nabuo sa panahon ng paglamig na nagsisilbing mga preferential path para sa pagpasok nito at pagkalat dito. Sa kabaligtaran, kapag nasa ibaba ng threshold na ito, ang mga particle ng zirconia ay sumasailalim sa pagbabagong dulot ng stress mula sa tetragonal phase patungo sa monoclinic phase na binabawasan ang aging degradation.
Lakas ng makunat
Ang zirconia toughened alumina ay matigas at matibay na materyal na may mahusay na wear resistance at thermal stability properties, ginagawa itong angkop para sa mga sangkap na nangangailangan ng paglamig. Bukod pa rito, Ang mga thermally stable na ibabaw na tulad nito ay nagbibigay ng thermal control pati na rin ang frictional resistance na ginagawa itong perpektong materyal na pagpipilian.
Sa ilalim ng stress, Ang ZTA ay sumasailalim sa isang phase transformation mula tetragonal patungo sa monoclinic na pumipigil sa pagpapalaganap ng crack at nagpapataas ng tibay ng bali, ngunit ang ilang mga pag-aaral ay nagpapahiwatig na ang pagtaas ng hindi matatag na zirconia ay humahantong sa pinababang lakas ng makunat.
Karaniwang naglalaman ang ZTA ceramics 10%-20% zirconia, na nagpapahintulot na ito ay partikular na maiayon para sa bawat aplikasyon. Ang ZTA ay biocompatible, lumalaban sa temperatura, lumalaban sa kaagnasan, sapat na matigas upang mapaglabanan ang presyon, cost-effective na alternatibo sa purong zirconia ceramics at makatiis sa mataas na temperatura nang walang degradasyon. Karaniwang pinipili ito ng mga tagagawa ng valve seal dahil sa mga kakayahan nitong lumalaban sa corrosion at pressure-holding – lahat ng mga katangian ay perpekto para sa mga application ng valve seal.
Lakas ng Epekto
Ang zirconia toughened alumina ay lubos na lumalaban sa kaagnasan at nagtataglay ng pambihirang lakas ng makina, ginagawa itong angkop para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng katigasan at katigasan nang sabay-sabay. Higit pa rito, Nag-aalok ang ZTA ng mga pagtitipid sa gastos kaysa sa purong zirconia ceramics.
Ang pagsasama-sama ng alumina at zirconia ay lumilikha ng isang ceramic na may mas mataas na flexural strength, tibay ng bali, at wear resistance kaysa purong alumina. Maaari itong makatiis ng mas matataas na pagkarga at epekto at kadalasang ginagamit bilang pag-upgrade sa karaniwang alumina sa mga disenyong nangangailangan ng mga karagdagang feature..
Ang pagpapatibay ng pagbabago ay dahilan para sa tumaas na lakas na ito; sa ilalim ng mga kondisyon ng stress, Ang mga particle ng zirconia ay nagbabago mula sa kanilang tetragonal hanggang sa monoclinic na hugis at lumalawak, pag-compress ng mga bitak sa isang alumina matrix at sa gayon ay humahantong sa mas mataas na flexural strength kaysa sa YSZ (Mga figure 6c at d).
Paglaban sa Kaagnasan
Ang kumbinasyon ng alumina at zirconia ng ZTA ceramic ay nagbibigay ng higit na paglaban sa kaagnasan kumpara sa dalisay 99% alumina materyales lamang, at may higit na tigas, tibay ng bali, flexural strength, at mga katangian ng tigas kaysa sa mga kakumpitensya nito.
Nagtatampok ang ZTA ng pambihirang paglaban sa pagsusuot at abrasion at pagkakatugma sa kemikal, ginagawa itong perpekto para sa mga pang-industriyang aplikasyon na nangangailangan ng mataas na mekanikal na tibay. Higit pa rito, ang kumbinasyon ng mga materyales ay ipinagmamalaki ang mahusay na thermal shock resistance na nagpapahintulot sa mabilis na pagbabago ng temperatura nang walang pag-crack o pagsira.
Ang mga particle ng zirconia na idinagdag sa isang alumina matrix ay nagpapataas ng pagiging matigas ng bali nito sa pamamagitan ng pagpapatibay ng pagbabago, isang epekto na dulot ng pagdidiin sa mga particle ng zirconia na nagbabago mula sa tetragonal hanggang sa monoclinic na mga istrukturang kristal kapag nalantad sa compressional stress, na gumagawa ng mga compressive stress na pumipigil sa pagpapalaganap ng crack at makabuluhang nagpapataas ng tibay ng bali nito.
Thermal Shock Resistance
Ang zirconia toughened alumina ay isang advanced na ceramic na pinagsasama ang alumina at zirconia. Upang lumikha ng ZTA, Ang zirconia ay ipinapasok sa pangunahing alumina matrix bago ang sintering para sa karagdagang lakas at thermal shock resistance sa tradisyonal na alumina ceramics; bukod dito ipinagmamalaki nito ang mas mataas na tigas, flexural strength, at density kaysa sa katapat nito.
Ang mekanismo ng pagpapatigas ng ZTA ay nagsasangkot ng pagbabago ng bahagi na sanhi ng stress mula sa tetragonal hanggang sa monoclinic zirconia na mga istrukturang kristal na particle, pinatataas ang tibay ng bali habang pinoprotektahan ito mula sa thermal shock at mechanical abrasion. Ang zirconia toughened alumina ay lubos na biocompatible at hindi mabilis na nabubulok, ginagawa itong perpekto para sa mga valve seal. Higit pa rito, ang mataas na flexural strength nito ay nagbibigay-daan upang mapaglabanan ang presyon ng katawan nang epektibo.