Advanced Toughness para sa Industrial Applications

Zirconia Toughened Alumina (ZTA) Pinagsasama ng mga ceramic na bahagi ang tigas at lakas ng alumina sa superyor na fracture toughness ng zirconia upang makapaghatid ng pagganap at mahabang buhay para sa mga pang-industriyang aplikasyon.

Stress-induced transformation ng fine tetragonal zirconia particles na naka-embed sa loob ng alumina matrix ay humahantong sa ZTA materials na may superior strength and toughness, angkop para sa paggamit sa iba't ibang malupit na kapaligiran.

Katigasan

Pinagsasama ng mga materyales ng ZTA ang tigas ng alumina na may tibay ng zirconia para sa walang kapantay na paglaban sa pagsusuot at abrasion. Ang epektong ito ay naging posible sa pamamagitan ng stress-induced transformation toughening: kapag stressed, Ang mga particle ng zirconia ay lumipat mula sa kanilang metastable na tetragonal na bahagi patungo sa stable na monoclinic form; Ang pagpapalawak ng volume na dulot ng pagbabagong ito sa istruktura ay nakakatulong na isara ang anumang mga bitak sa loob ng isang alumina matrix at mapataas nang malaki ang tibay.

Ang ZTA ay naglalaman ng mga zirconia platelet na nag-nucleate sa isang alumina matrix sa panahon ng sintering, pagpapabuti ng tibay at lakas ng bali habang pinapataas ang katigasan ng bali, lumilikha ng materyal na may mas malaking flexural strength kaysa sa Y-TZP at hanggang dalawang beses ang cyclic fatigue na lakas nito. Ang kumbinasyon ng katigasan mula sa alumina na sinamahan ng lakas ng zirconia ay ginagawang ang ZTA ay isang mahusay na pagpipilian ng materyal para sa mga pang-industriyang aplikasyon na nangangailangan ng paglaban sa pinsala.

tibay

Zirconia Toughened Alumina (ZTA) Ipinagmamalaki ang natitirang flexural at compressive strengths, na may mababang thermal expansion na katumbas ng alumina at natitirang mga katangian ng wear resistance.

Ang zirconia toughened alumina ay nilikha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tetragonal zirconia grains sa pamamagitan ng stress-induced transformation sa isang hard alumina matrix, inilalagay sila sa istruktura nito habang nililimitahan ang kanilang pagbabago sa mga lokal na lugar sa halip na kumalat sa buong lugar.

Ang mekanismong ito ay ginagawang mas matibay ang alumina-zirconia composite kaysa sa monolithic zirconia dahil sa kanilang paglaban sa pagsipsip ng tubig sa pamamagitan ng chemisorption; Ang monolithic zirconia ay maaaring sumipsip ng mga molekula ng tubig sa polar na humahantong sa mababang temperatura at sa kalaunan ay masira pagkatapos ng pangmatagalang paggamit.

ZTA, sa kabilang banda, ay partikular na ininhinyero upang mapadali ang tetragonal-to-monoclinic na pagbabagong ito sa pamamagitan ng mga tampok na istruktura at mga additives ng kemikal. Ipinagbibili ng CeramTec ang Biolox Delta ZTA bilang isang halimbawa; ang pormulasyon na ito ay naglalaman ng yttria at strontium aluminate upang mapadali ang mga mekanismo ng pagpapatigas sa loob ng yugto ng zirconia nito at dahil dito ay may mas kaunting panganib ng mababang temperatura ng pagkasira habang nakatiis sa mataas na temperatura na kapaligiran.

Paglaban sa Kaagnasan

Ang ZTA ceramics ay nag-aalok ng higit na mahusay na resistensya sa kaagnasan kaysa sa kanilang mga katapat na alumina at samakatuwid ay maaaring magamit sa mga kagamitan na napapailalim sa malupit na kapaligiran. Higit pa rito, Ang ZTA ay maaaring makatiis ng mas mataas na temperatura habang nag-aalok ng higit na katatagan ng kemikal.

Garvie et al (1975) nagpakita na ang pagdaragdag 10-20% Ang hindi matatag na zirconia ay maaaring lubos na mapahusay ang katigasan kumpara sa alumina, sa pamamagitan ng pagpapatibay ng pagbabago. Nangyayari ang prosesong ito kapag ang pinong dispersed tetragonal metastable precipitates ay nagbabago sa monoclinic zirconia sa ilalim ng stress na nagdudulot ng pagpapalawak ng volume na pumipilit sa mga bitak at nagpapabagal o humihinto sa kanilang pagpapalaganap..

Ang mekanismong ito ay kahawig ng mga stress na dulot ng deformation; gayunpaman, upang maging sanhi ng mga pagbabago sa yugto, dapat na sapat na malaki ang field ng stress; para sa mga bitak sa mga specimen ng ZTA ang enerhiya na ito ay nagmumula sa mga baluktot na stress sa mga lugar ng bali.

Panlaban sa init

Ipinagmamalaki ng Zirconia Toughened Alumina ang isang napakataas na punto ng pagkatunaw at paglaban sa kaagnasan, ginagawa itong perpektong materyal para sa mga kagamitan na madalas na nakalantad sa mataas na temperatura. Higit pa rito, ang variant na ito ay may mas malaking friction-resistance kaysa sa karaniwang alumina, pagtulong na bawasan ang pagkasira sa kagamitang nakalantad sa mas mataas na antas ng kinetic energy.

Ang ZTA ceramics ay nilikha sa pamamagitan ng stress-induced transformation ng tetragonal zirconia particles sa isang alumina matrix, lumilikha ng mga compressive stress sa loob ng mga ito na pumipigil sa pagpapalaganap ng crack, pagtaas ng parehong lakas at tibay habang nagbibigay ng thermal shock resistance nang walang bali o basag. Ipinagmamalaki nila ang mahusay na thermal shock resistance; lumalaban sa mabilis na pagbabago sa temperatura nang walang bali o basag sa ilalim ng stress.

Ang Zirconia-toughened alumina ay may maraming gamit sa maraming industriya dahil sa malawak nitong hanay ng mga katangian. Ginagamit ito ng mechanical engineering para sa mga bahagi ng bomba at mga seal; Ginagamit ito ng pagproseso ng semiconductor dahil sa thermal stability at lakas nito; aerospace, Ginagamit ito ng mga industriya ng automotive at kapangyarihan bilang mga bahagi ng makina dahil sa paglaban nito laban sa kaagnasan at malupit na mga kemikal; maaari pa itong makatiis ng mataas na flexural strengths para sa dental implants!