Покращена міцність для промислового застосування

Цирконій, загартований оксид алюмінію (ZTA) Керамічні компоненти поєднують твердість і міцність оксиду алюмінію з чудовою в’язкістю руйнування діоксиду цирконію для забезпечення продуктивності та довговічності для промислового застосування.

Індукована напругою трансформація дрібних тетрагональних частинок діоксиду цирконію, вбудованих у матрицю оксиду алюмінію, призводить до матеріалів ZTA з чудовою міцністю та в’язкістю., підходить для використання в різних суворих умовах.

Жорсткість

Матеріали ZTA поєднують твердість оксиду алюмінію з міцністю діоксиду цирконію для неперевершеної стійкості до зносу та стирання. Цей ефект стає можливим завдяки трансформаційному зміцненню під впливом напруги: при стресі, частинки діоксиду цирконію переходять зі своєї метастабільної тетрагональної фази в стабільну моноклінну форму; розширення об'єму, спричинене цією структурною зміною, допомагає закрити будь-які тріщини в матриці оксиду алюмінію та значно підвищити міцність.

ZTA містить пластинки діоксиду цирконію, які зароджуються в матрицю оксиду алюмінію під час спікання, підвищення в'язкості до руйнування та міцності, одночасно збільшуючи в'язкість до руйнування, створення матеріалу з більшою міцністю на вигин, ніж Y-TZP, і вдвічі більшою за міцність на циклічну втому. Ця комбінація міцності оксиду алюмінію в поєднанні з міцністю діоксиду цирконію робить ZTA чудовим вибором матеріалу для промислового застосування, де потрібна стійкість до пошкоджень.

Довговічність

Цирконій, загартований оксид алюмінію (ZTA) має чудову міцність на вигин і стиск, з низьким тепловим розширенням, еквівалентним глинозему, і чудовими властивостями зносостійкості.

Загартований оксид цирконію оксид алюмінію створюється шляхом додавання тетрагональних зерен оксиду цирконію за допомогою трансформації, спричиненої напругою, до твердої матриці оксиду алюмінію, укладаючи їх у свою структуру, обмежуючи їх трансформацію локальними областями замість того, щоб поширюватися всюди.

Цей механізм робить глиноземно-цирконієві композити набагато міцнішими, ніж монолітний діоксид цирконію, завдяки їх стійкості до водопоглинання через хемосорбцію.; монолітний діоксид цирконію може поглинати полярні молекули води, що призводить до деградації при низькій температурі та зрештою до руйнування після тривалого використання.

ZTA, з іншого боку, спеціально розроблений, щоб сприяти цій тетрагональній до моноклінної трансформації через структурні особливості та хімічні добавки. Як приклад, CeramTec продає Biolox Delta ZTA; ця формула містить алюмінат ітрію та стронцію для полегшення механізмів зміцнення у фазі діоксиду цирконію та, отже, має менший ризик низькотемпературної деградації, витримуючи високу температуру середовища.

Стійкість до корозії

Кераміка ZTA забезпечує кращу стійкість до корозії порівняно з аналогами з оксиду алюмінію, тому її можна використовувати в обладнанні, яке працює в суворих умовах.. Крім того, ZTA може витримувати більш високі температури, пропонуючи більшу хімічну стабільність.

Гарві та ін (1975) продемонстрував, що додавання 10-20% нестабілізований діоксид цирконію може значно підвищити міцність порівняно з глиноземом, через трансформаційне посилення. Цей процес відбувається, коли дрібнодисперсні тетрагональні метастабільні преципітати перетворюються на моноклінний діоксид цирконію під впливом напруги, викликаючи об’ємне розширення, яке стискає тріщини та сповільнює або зупиняє їх поширення.

Цей механізм нагадує механізм деформаційних напруг; проте, щоб викликати фазові зміни, поле напруги повинно бути достатньо великим; для тріщин у зразках ZTA ця енергія надходить від напружень згину в місцях зламу.

Термостійкість

Загартований оксид цирконію має надзвичайно високу температуру плавлення та стійкість до корозії, що робить його ідеальним матеріалом для обладнання, яке часто піддається впливу високих температур. Крім того, цей варіант має більший опір тертю, ніж стандартний глинозем, допомагає зменшити знос обладнання, яке піддається впливу кінетичної енергії.

Кераміка ZTA створюється шляхом перетворення тетрагональних частинок діоксиду цирконію в матрицю оксиду алюмінію під впливом напруги., створюючи в них стискаючі напруги, що перешкоджають поширенню тріщин, підвищує як міцність, так і в'язкість, одночасно забезпечуючи стійкість до термічного удару без руйнування чи розтріскування. Вони мають чудову стійкість до термічного удару; стійкість до різких змін температури без руйнування або розтріскування під навантаженням.

Загартований оксидом цирконію глинозем має багато застосувань у багатьох галузях промисловості завдяки широкому набору властивостей. Машинобудування використовує його для компонентів насосів і ущільнень; обробка напівпровідників використовує його завдяки його термічній стабільності та міцності; аерокосмічний, в автомобільній та енергетичній промисловості він використовується як деталі двигуна завдяки його стійкості до корозії та агресивних хімікатів; він навіть може витримувати високу міцність на згин для зубних імплантатів!