Zirkonya Sertleştirilmiş Alümina

Zirkonya sertleştirilmiş alümina (ZTA) valf contalarında yaygın olarak kullanılan gelişmiş bir seramik malzemedir, burçlar, Gücü ve kimyasal stabilitesi nedeniyle pompa bileşenleri ve kesici takımlar – önemli bir bozulma olmadan ağır yüklere dayanma yeteneğinin kanıtladığı gibi.

ZTA, etkileyici termal şok direncine sahiptir ve sıcaklık değişimlerindeki ani değişimlere dayanabilir, hızlı sıcaklık dalgalanmalarının yanı sıra. Mekanik özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin!

Sertlik

Alümina matrisine eklenen zirkonya sertliğini artırır, aşınma ve erozyona karşı direnci arttırırken kırılma tokluğu ve bükülme mukavemeti. Tipik olarak ilgili mekanizma, mikro çatlak oluşumunun takip ettiği faz dönüşümüdür ancak aynı zamanda uygulanabilir olduğu şekilde stres teorisi teorilerini de içerebilir..

Bir alümina matris içinde ince bir dağılım oluşturan yarı kararlı tetragonal zirkonya çökeltileri, çatlak ilerlemesi sırasında kısıtlamaları kaldırıldığında kendiliğinden monoklinik formlara dönüşebilir., Çatlak yayılımını tetikleyen stres alanlarına karşı enerji sağlamak.

ZTA seramiği, diğer oksit bazlı mühendislik seramiklerine kıyasla üstün kırılma dayanıklılığına ve sertliğe sahiptir, Y-TZP'nin döngüsel yorulma mukavemetinin iki katı. Gibi, özellikleri onu aşırı aşınma direnci gerektiren uygulamalar için uygun kılar, kimyasal eylemsizlik ve düşük sürtünmenin yanı sıra yüksek mukavemet ve sertlik.

Eğilme Dayanımı

ZTA seramikleri, itriya ile stabilize edilmiş zirkonyanın oranı değiştirilerek yapılabilir. (Y-TZP) sıcak izostatik presleme kullanılarak bir alümina matris içinde, sertlik-kırılma tokluğu-esneme mukavemeti kombinasyonlarını optimize ederek en gelişmiş teknik seramikleri aşan benzersiz döngüsel yorulma direnci sağlar.

Bir alümina matrisindeki yarı kararlı Y-TZP, faz dönüşüm sertleşmesi yoluyla kırılma dayanıklılığını artıran tetragonal monoklinik dönüşüm fazı topaklarının oluşmasına neden olur (Clausen 1976). Tercihen çatlakları geçmek, bu geçiş topakları çatlak cephesinin önündeki bölgeyi sıkıştıracak ve ilerlemesini azaltacaktır, sonuçta kırılma tokluğunu arttırır.

Bu malzeme yapısı, BIOLOX Delta gibi alümina-zirkonya kompozitlerinin yaratılmasına yol açmıştır., Total kalça protezleri ve diğer yük taşıyan ortopedik bileşenler için yaygın olarak kullanılır. Bu seramik biyomateryal olağanüstü aşınma direncine sahiptir, oda sıcaklığında kimyasal inertlik, termal şok direnci ve tüm sıcaklıklarda mükemmel kimyasal eylemsizlik.

Korozyon Direnci

Kimyasal olarak inert ve yüksek sıcaklıklara ve aşınmaya karşı dayanıklı, karşılaştırıldığında üstün performans sağlar. 99 alümina seramikler ve aynı zamanda daha uygun maliyetlidir.

Zirkonya ayrıca etkileyici bir çekme mukavemetine sahiptir, bükülme ve elastikiyet özellikleri ve biyouyumluluk – kalça protezi gibi tıbbi kullanımlar için idealdir. Stres koşulları altında dönüşümün sertleşmesi nedeniyle, zirkonya parçacıkları yarı kararlı tetragonal formdan monoklinik forma dönüşür, Kırılma dayanıklılığını arttırırken çatlakların daha verimli bir şekilde kapatılmasına yardımcı olur.

CeramTec (Biolox Deltası) bu dönüşümü yönetmek ve çatlak ucunun körelmesini ve çatlak sapmasını sağlamak için stabilize edilmemiş zirkonyanın tetragonal fazda kaldığı bir alümina-zirkonya kompozitini ticarileştiriyor, alümina matrisinin dayanıklılığının arttırılması. Malzemenin zirkonya içeriği, toz hazırlama ve yoğunlaştırma teknikleri yoluyla değiştirilebilir.

Termal Şok Direnci

Sinterleme sırasında birincil alümina matrisine eklenen zirkonya, mukavemetini ve tokluğunu önemli ölçüde artırabilir, ZTA olarak bilinen şeyi yaratmak (Zirkonya Sertleştirilmiş Alümina), Hem mekanik hem de aşınma uygulamalarında normal alümina seramiklerden daha iyi performans gösteren.

Zirkonyayla sertleştirilmiş alümina, yüksek sıcak sertlik ve kopma mukavemeti gibi olağanüstü özellikleriyle dikkat çekiyor, oda sıcaklığında kimyasal inertlik, düşük termal genleşme oranları ve mükemmel termal şok direnci – Frezeleme bileşenleri ve soğutma mekanizmaları gerektiren aşınma parçaları için ideal özellikler.

CeramTec, dağınık Y-TZP parçacıklarına sahip bir alümina matrisi içeren Biolox delta adlı bir ZTA'yı pazarlamaktadır. (17 ağırlık/ağırlıkça %) ve stronsiyum alüminat trombositleri (0.5 ağırlık/ağırlıkça %), Geliştirilmiş tokluk sağlamak için tetragonalden monoklinik faza dönüşüm mekanizmaları ve çatlak saptırma mekanizmalarının etkili bir kombinasyonunu sağlar, bu da bunu femoral dayanma yüzeylerindeki birincil THA prosedürleri için ideal kılar.

Elektrik Yalıtımı

Zirkonya ile sertleştirilmiş alümina, sıcaklıktaki ani değişiklikler altında çatlamadan veya kırılmadan termal şoka dayanabilir, Matris içinde dağılmış, termal enerjiyi emen ve kırılmaları önleyen basınç gerilimleri oluşturan dağılmış alümina parçacıkları sayesinde.

Alümina-zirkonya seramiği, saf zirkonya muadilinden daha yoğundur, elektrik yalıtım uygulamaları için ideal hale getirir. Üstelik, zirkonyaya göre daha düşük termal genleşmesi onu soğutma gerektiren parçalar için uygun kılar.

Alümina-zirkonya kompozitlerinin dönüşümle sertleştirilmesi ek avantajlar sunar; Burada, Bir alümina matrisindeki zirkonya taneleri, tanelerinin tetragonalden monoklinik yapılara dönüştüğü yarı kararlı bir faza uğrar, böylece aşınma ve darbeye karşı direnci artırarak stres kaynaklı çatlamayı azaltır. Alüminayla sertleştirilmiş zirkonya tipik olarak Zirkonyum içeren piroforik reaksiyonla oluşur(IV) oksit oktahidrat, Alüminyum Nitrat Nanohidrat Trietilamin ve HNO3(Nitrik asit); artan parçacık boyutları, yarı kararlı zirkonya taneciklerinin dağılmasına daha fazla yardımcı olur.