Неперевершена міцність із загартованим оксидом алюмінію цирконію (ZTA) Кераміка

Цирконій, загартований оксид алюмінію (ZTA) кераміка має неперевершену міцність. Вони відрізняються чудовою зносостійкістю, хімічна інертність і низьке тертя для виконання повсякденних завдань без зусиль – не кажучи вже про вищу твердість і жорсткість, ніж метали.

ZTA включає метастабільні тетрагональні полікристалічні агломерати діоксиду цирконію в матриці оксиду алюмінію, які зазнають індукованого напругою фазового перетворення в моноклінну форму під напругою, таким чином розсіюючи деформацію зсуву та зупиняючи поширення тріщини, широко відомий як трансформаційна жорсткість.

Стійкий до корозії

ZTA забезпечує чудову хімічну стійкість порівняно з чистим оксидом алюмінію та може витримувати екстремальні температури без погіршення, що робить його ідеальним вибором матеріалу для промислового застосування в суворих середовищах і умовах.

Міцність ZTA посилюється завдяки частинкам діоксиду цирконію, які розсіюють і поглинають енергію, допомагає запобігти розтріскування. При легуванні оксидом ітрію, діоксид цирконію змінюється з метастабільної тетрагональної фази на моноклінну під час напруги для створення стискаючих напруг, які підвищують міцність на руйнування.

Кераміка на основі діоксиду цирконію, така як ZTA, містить частинки оксиду алюмінію, щоб протистояти термічному удару. Це дозволяє йому витримувати швидкі зміни температури без тріщин або поломок у високоефективних застосуваннях, таких як шліфування та різання; його низьке лінійне та торсійне розширення забезпечує виняткову здатність витримувати навантаження та продуктивність. ZTA хвалиться 2-3 в рази більша міцність на розрив порівняно з чистим оксидом алюмінію, маючи при цьому низькі коефіцієнти лінійного/кручувального розширення для виняткової несучої здатності та продуктивності.

Висока жорсткість

ZTA поєднує в собі міцність і довговічність оксиду алюмінію з посиленням діоксиду цирконію для виняткового матеріалу для вимогливих застосувань. Ця комбінація забезпечує неперевершену міцність, в'язкість руйнування, еластичність і твердість в одній упаковці.

Клауссен виявив в 1976 що додавання нестабілізованого діоксиду цирконію до глинозему значно підвищує його міцність на руйнування, внаслідок тетрагонально-моноклінного перетворення диспергованих дрібних тетрагональних виділень, диспергованих у його матриці. Такі метастабільні виділення стримуються від змін до тих пір, поки не вивільняться наближенням фронту тріщини або іншим джерелом полегшення їхнього обмеження, наприклад, шляхом плавлення.

Гаряче пресований 10 моль% діоксиду цирконію, стабілізованого оксидом ітрію (10YSZ), підсилений частинками або тромбоцитами, що містять з 0 до 30 мас.% вмісту глинозему піддавали суворій міцності, випробування на міцність на руйнування та повільне зростання тріщин при 1000C на повітрі. Результати показали, що максимальна міцність на вигин і в'язкість до руйнування для пластинчастих композитів досягаються з таким вмістом складу.

Висока міцність на розрив

Цирконієва кераміка пропонує надзвичайне поєднання міцності, стійкість, і універсальність, яка значно перевершує традиційну технічну кераміку. Композиції діоксиду цирконію, такі як ZTA, пропонують рішення для найскладніших сучасних застосувань, починаючи від аерокосмічних компонентів, що витримують суворі умови, і закінчуючи біомедичними імплантатами наступного покоління, призначеними для довголіття. – надання надійних рішень для найгостріших потреб сьогодення.

ZTA виділяється серед інших матеріалів своєю чудовою міцністю на вигин, в'язкість до руйнування та стійкість до розповсюдження тріщин завдяки його метастабільній тетрагональній фазі. Це перетворення в моноклінний діоксид цирконію при низькій температурі стискає зону перед фронтом тріщини, щоб зупинити подальше зростання.

Ітрій, частково стабілізований діоксид цирконію (Y-TZP) і частково стабілізований церієм діоксид цирконію (Що-ТЗП) демонструють виняткові характеристики міцності, подібні до ZTA, завдяки збереженню тетрагональної фази шляхом підтримки ітрію або церію при більш низьких температурах, дозволяє перетворення в більш керованому діапазоні температур і демонструє менше пошкодження поверхні під час циклічних випробувань навантаженням, ніж аналоги з глинозему.

Низьке тертя

Цирконій є однією з найтвердіших інженерних керамічних матеріалів, і його властивості з низьким тертям допомагають підвищити зносостійкість, одночасно зменшуючи вимоги до мастила.

Кераміка ZTA містить глинозем для максимальної міцності. Це дозволяє метастабільним тетрагональним частинкам діоксиду цирконію, стабілізованим оксидом ітрію, в матриці оксиду алюмінію залишатися незмінними., залишаючись кристалізованими завдяки переплетеній мережі зерен.

Контрольований склад і умови обробки гарантують, що спонтанне тетрагональне перетворення не відбувається під час охолодження від температури спікання, сприяючи можливості багаторазового випробування на в’язкість руйнування. Крім того, висока однорідність композитів оксиду алюмінію та діоксиду цирконію з малим розміром зерна призводить до меншої енергії тріщини, що, у свою чергу, призводить до меншої довжини тріщини під час випробувань алмазного вдавлення.

Високе теплове розширення

Зв’язуюча сила матриці оксиду алюмінію дозволяє їй запобігти переходу тетрагональних частинок діоксиду цирконію в моноклінний діоксид цирконію після охолодження, таким чином роблячи 10 моль % Стабілізовані оксидом ітрію цирконієво-глиноземні композити стабільні та не мають тріщин.

Додавання церію до діоксиду цирконію дозволяє його частково стабілізувати (Що-ТЗП). Ce-TZP зберігає свою тетрагональну фазу при кімнатній температурі та значно підвищує міцність, міцність на руйнування та міцність на згин у порівнянні з традиційними стоматологічними керамічними матеріалами.

Цирконієві загартовані глиноземні композити, що містять Ce-TZP, стабілізований ітрієм діоксид цирконію (Y-TZP), або стабілізований магнезією діоксид цирконію (Mg-PSZ) виявляють виняткову міцність, яка перевершує як оксид алюмінію, так і монолітний діоксид цирконію, робить ZTA ідеальним кандидатом для таких вимогливих застосувань, як медичні імплантати, аерокосмічні компоненти та промислове обладнання. ZTA також може похвалитися багатьма властивостями хімічної стійкості, які захищають його від кислот, сольові розчини, розплавлені солі, луги, а також високі температури.