氧化鋯增韌氧化鋁
氧化鋯增韌氧化鋁 (ZTA) 是一種廣泛應用於閥門密封件的先進陶瓷材料, 襯套, pump components and cutting tools due to its strength and chemical stability – as evidenced by its ability to withstand heavy loads without significant degradation.
ZTA boasts impressive thermal shock resistance and can withstand sudden shifts in temperature changes, 以及快速的溫度波動. Read on to learn more about its mechanical properties!
硬度
Zirconia added to an alumina matrix increases its hardness, fracture toughness and flexural strength while increasing resistance to wear and erosion. 通常涉及的機制是相變，隨後形成微裂紋，但也可能涉及適用的應力理論.
當在裂紋擴展過程中解除約束時，在氧化鋁基體中形成精細分散體的亞穩態四方氧化鋯沉澱物可以自發轉變為單斜晶系形式, 提供能量對抗驅動裂縫擴展的應力場.
ZTA陶瓷與其他氧化物基工程陶瓷相比具有優異的斷裂韌性和硬度, 循環疲勞強度是 Y-TZP 的兩倍. 像這樣, 其特性使其適合需要極高耐磨性的應用, 化學惰性、低摩擦以及高強度和剛度.
彎曲強度
ZTA陶瓷可以透過改變氧化釔穩定氧化鋯的比例來製造 (Y-TZP) 使用熱等靜壓在氧化鋁基體中, 優化硬度-斷裂韌性-彎曲強度組合，從而實現超越最先進技術陶瓷的無與倫比的循環疲勞阻力.
氧化鋁基體中的亞穩態 Y-TZP 會形成四方-單斜相變相團聚體，透過相變硬化提高斷裂韌性 (克勞森 1976). 優先跨越裂縫, 這些過渡團聚體將壓縮裂縫前緣之前的區域並減少其進展, 最終提高斷裂韌性.
這種材料結構催生了 BIOLOX Delta 等氧化鋁-氧化鋯複合材料, 廣泛用於全髖關節置換術和其他承重骨科零件. 這種陶瓷生物材料具有出色的耐磨性, 室溫下化學惰性, 在所有溫度下都具有抗熱震性和優異的化學惰性.
耐腐蝕
具有化學惰性，耐高溫、耐磨損, 與相比，它提供了卓越的性能 99 氧化鋁陶瓷，性價比更高.
氧化鋯還具有令人印象深刻的拉伸強度, 彎曲和彈性特性以及生物相容性 – 使其成為髖關節置換術等醫療用途的理想選擇. 由於應力條件下的相變增韌, 氧化鋯顆粒從亞穩態四方晶型轉變為單斜晶型, 幫助更有效地閉合裂紋，同時提高斷裂韌性.
陶瓷技術公司 (百樂克斯三角洲) 將氧化鋁-氧化鋯複合材料商業化，其中不穩定的氧化鋯保留在四方相中，以管理這種轉變並提供裂紋尖端鈍化和裂紋偏差, 提高氧化鋁基體的韌性. 材料的氧化鋯含量可以透過粉末製備和緻密化技術來改變.
抗熱震性
在燒結過程中添加到初級氧化鋁基體中的氧化鋯可以顯著提高其強度和韌性, 創建所謂的 ZTA (氧化鋯增韌氧化鋁), 在機械和磨損應用中均優於常規氧化鋁陶瓷.
氧化鋯增韌氧化鋁以其卓越的性能而聞名，例如高熱硬度和斷裂強度, 室溫下化學惰性, 低熱膨脹率和優異的耐熱震性 – 銑削部件以及需要冷卻機制的磨損部件的理想特性.
CeramTec 銷售一種名為 Biolox delta 的 ZTA，其特點是具有分散的 Y-TZP 顆粒的氧化鋁基質 (17 重量/wt%) 和鋁酸鍶片 (0.5 重量/wt%), 提供四方到單斜相變機制和裂紋偏轉機制的有效組合，以提高韌性, 這使其成為股骨支撐表面初次 THA 手術的理想選擇.
電氣絕緣
氧化鋯增韌氧化鋁可以承受熱衝擊，在溫度突然變化的情況下不會破裂或斷裂, 由於分散在其基體中的分散的氧化鋁顆粒可以吸收熱能並產生防止斷裂的壓應力.
氧化鋁-氧化鋯陶瓷比純氧化鋯陶瓷更緻密, 使其成為電氣絕緣應用的理想選擇. 此外, 其熱膨脹率低於氧化鋯，使其適用於需要冷卻的零件.
氧化鋁-氧化鋯複合材料的相變增韌提供了額外的優勢; 這裡, 氧化鋁基體中的氧化鋯晶粒經歷亞穩相，其中晶粒從四方結構轉變為單斜晶結構, thus decreasing stress-induced cracking by increasing resistance against abrasion and impact. Alumina toughened zirconia typically occurs through pyrophoric reaction involving Zirconium(四號) 八水氧化物, 奈米水合硝酸鋁 三乙胺和 HNO3(硝酸); increasing particle sizes further aid dispersion of metastable zirconia grains.