Alumina cường lực Zirconia

Vật liệu tổng hợp Alumina-zirconia được làm cứng thông qua sự biến đổi do ứng suất gây ra của các hạt zirconia tứ giác mịn thành cứng, vật liệu mạnh mẽ với độ bền và độ dẻo dai cao khiến chúng phù hợp với nhiều ứng dụng và môi trường khác nhau.

Đúc gel được sử dụng để chế tạo các mẫu ZTA, với sự chú ý cẩn thận đến việc tối ưu hóa việc chuẩn bị bùn với các tải trọng rắn khác nhau, quá trình đúc và tháo khuôn, sấy dung môi (thẩm thấu so với làm khô không khí), và các quá trình nhiệt phân và thiêu kết ở 1550 Và 1650 degC dùng cho mục đích sấy khô. Tỉ trọng, độ cứng, đánh giá độ bền đứt gãy và độ bền uốn được thực hiện trên tất cả các mẫu được chế tạo bằng cách sử dụng phương pháp đúc gel.

Nó có độ cứng cao

Alumina cường lực Zirconia (ZTA) lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe do độ cứng cao. Được chế tạo bằng phương pháp đúc gel, ZTA giúp tiết kiệm chi phí so với các vật liệu gốm sứ khác trong khi vẫn có độ bền vượt trội. ZTA có thể chịu được nhiệt độ 1650 degC trong khi vẫn tiết kiệm chi phí nhờ được làm từ bột zirconia và alumina ổn định bằng yttria được kết hợp bằng cách sử dụng kỹ thuật đúc gel và thiêu kết.

Gốm ZTA nổi bật nhờ độ dẻo dai vượt trội nhờ sự chuyển đổi từ pha tứ giác sang pha đơn nghiêng, tăng độ bền gãy xương lên gấp đôi. Cơ chế này được gây ra bởi sự khác biệt giữa mô đun đàn hồi giữa các pha tương ứng của chúng. – zirconia và alumina tương ứng – nghĩa là trường ứng suất được tạo ra trong quá trình chuyển pha thực sự có tác dụng giảm thiểu sự lan truyền vết nứt, làm cho ZTA cứng hơn nhiều so với gốm alumina truyền thống.

Alumina được gia cố bằng Zirconia có độ cứng và độ bền gãy vượt trội so với AlN, cũng như độ bền uốn vượt trội so với cả hai vật liệu đó, làm cho nó trở thành một ứng cử viên xuất sắc cho các ứng dụng ô tô và năng lượng bền vững. Hơn nữa, ZTA có khả năng chống sốc nhiệt vượt trội cũng như đặc tính cách điện tốt, làm cho nó phù hợp cho việc sử dụng ô tô và các mục đích sử dụng y tế khác; Hơn thế nữa, ZTA không biểu hiện tổn thương DNA hoặc tác động gây ung thư trong tế bào động vật có vú, mang lại tiềm năng sử dụng làm vật liệu cấy ghép nha khoa nhờ các đặc tính cơ học tuyệt vời và đặc tính tương thích sinh học của nó.

Nó có độ dẻo dai cao

Alumina cường lực Zirconia (ZTA), hoặc alumina được gia cố bằng zirconi, là vật liệu gốm bao gồm cả alumina và zirconium mang lại các đặc tính cơ học đặc biệt như độ bền uốn cao, độ dẻo dai gãy xương, độ đàn hồi, độ cứng và khả năng chống mài mòn. Tỷ lệ giữa các vật liệu này có thể dễ dàng sửa đổi để đáp ứng các ứng dụng cụ thể; Các sản phẩm ZTA vượt trội hơn các sản phẩm được làm bằng zirconia nguyên chất đồng thời tiết kiệm chi phí hơn.

Vật liệu này đã được sử dụng thành công trong đầu xương đùi thay khớp háng và miếng lót ổ cối do tính tương thích sinh học và khả năng chịu tải lâu dài của nó.. Tuy nhiên, sự phù hợp của nó trước tiên phải được đánh giá in vivo.

ZTA đạt được độ dẻo dai cao nhờ cấu trúc tứ giác siêu bền và lực nén từ ma trận alumina, nơi ứng suất kéo cao gây ra sự biến đổi độ bền; đó là, zirconia biến đổi thành dạng đơn nghiêng khi chịu lực nén từ ma trận alumina, tạo ra năng lượng ứng suất làm chậm hoặc ngừng sự lan truyền vết nứt từ đó tạo ra các hiệu ứng làm cứng biến dạng ngăn cản sự lan truyền vết nứt.

ZTA tự hào có độ bền uốn được tăng cường đáng kể so với 99% gốm alumina do pha tứ giác và ma trận alumina siêu bền của nó, vượt xa đáng kể về mặt này. Tuy nhiên, vật liệu tổng hợp alumina-zirconia có thể trở nên giòn do độ đồng nhất và bẫy không khí thấp hơn cũng như sự kết tụ của các hạt dẫn đến khuyết tật điểm và độ bền uốn giảm – nhưng hiệu suất của nó vượt trội hơn gốm alumina truyền thống trong các ứng dụng y tế và công nghiệp.

Nó có sức mạnh cao

Alumina cường lực Zirconia là vật liệu cực kỳ bền, điều này làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng chịu tải. Được tạo ra thông qua quá trình biến đổi do ứng suất gây ra của các hạt zirconia tứ giác mịn thành ma trận alumina, quá trình sản xuất của nó mang lại sự phân bố hạt đồng đều cao với đặc tính bền và dẻo dai đặc biệt.

Gốm cũng có khả năng chống ăn mòn hóa học cao. Nó phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng bao gồm cấy ghép y tế và vật liệu nha khoa do khả năng chịu được sự tiếp xúc nhiều lần với chất dịch cơ thể và hóa chất.

ZTA còn nổi bật với khả năng chống sốc nhiệt, vì các hạt zirconia của nó phân tán trong ma trận alumina hấp thụ năng lượng nhiệt và tạo ra ứng suất nén để tránh hình thành vết nứt – điều này cho phép gốm ZTA được sử dụng an toàn cho các ứng dụng nhiệt độ cao như các bộ phận lò và bộ phận động cơ tua-bin mà không có nguy cơ hư hỏng hoặc hỏng hóc.

ZTA có được sức mạnh từ cấu trúc và sự phân bố hạt nano của nó, cũng như ép đẳng tĩnh nóng và thiêu kết thông thường để tăng độ tin cậy. Để tăng thêm tính linh hoạt, nó cũng có thể được sản xuất bằng phương pháp chế tạo sol-gel để biến các phân tử thành chất rắn – trong trường hợp này, kết hợp bột alumina và bột zirconia trong chất lỏng giống như gel, sau đó có thể được tạo thành các hình dạng khác nhau trước khi nướng trong lò cho đến khi quá trình đóng rắn diễn ra trước khi được tháo khuôn và sấy khô để tạo ra ZTA với cấu trúc tinh thể mịn mật độ cao cùng với tinh thể bị thay đổi, nguyên tử, trạng thái điện tử dẫn đến ZTA thể hiện mật độ cao cũng như tinh thể bị thay đổi, trạng thái nguyên tử cũng như cấu trúc tinh thể bị thay đổi, cấu trúc tinh thể bị thay đổi cũng như tinh thể bị thay đổi, trạng thái nguyên tử dẫn đến tinh thể bị thay đổi, trạng thái nguyên tử để tăng độ tin cậy.

Nó có khả năng chịu nhiệt độ cao

Chất liệu ZTA có khả năng chịu nhiệt độ vượt trội, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cực cao. Hơn nữa, khả năng chống ăn mòn và độ bền uốn cao hơn làm cho ZTA thích hợp để tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ lên tới 1773 K – làm cho nó trở thành sự lựa chọn tuyệt vời để thiết bị tiếp xúc lâu dài với mức nhiệt cao.

Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng zirconia tăng cường tính chất cơ học của alumina, đặc biệt là độ dẻo dai và độ bền uốn của nó. Hiệu ứng này xảy ra do các hạt zirconia hình thành ứng suất nén trên ma trận alumina khi bị ứng suất.; ứng suất nén này giúp giảm sự lan truyền vết nứt đồng thời tăng độ bền gãy.

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của vật liệu tổng hợp ZTA, chẳng hạn như phương pháp thiêu kết và nhiệt độ cũng như lượng zirconia được thêm vào. Nói chung, thêm nhiều zirconia có xu hướng nâng cao hiệu suất; tuy nhiên quá nhiều zirconia có thể làm giảm độ bền uốn cũng như độ bền khi gãy.

Alumina được làm cứng bằng zirconia-alumina (CÁI ĐÓ) là vật liệu gốm kỹ thuật tiên tiến được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau. Được cấu tạo từ oxit nhôm và zirconi được kết nối bằng liên kết gốm giúp tăng cường độ bền uốn và độ bền gãy của vật liệu, AZT tạo ra vật liệu tuyệt vời cho máy móc tiếp xúc với nhiệt độ cao như lò nướng và lò nung.