适用于高级应用的氧化锆增韧氧化铝

ZTA是一种氧化铝-氧化锆复合材料, 以卓越的强度和韧性而著称. 通过氧化铝基体中细四方氧化锆颗粒的应力诱导转变而产生.

氧化锆陶瓷是卓越的技术材料, 拥有优异的硬度, 热稳定性, 许多其他陶瓷无法达到的耐磨性和工作环境. 金属和塑料根本无法相比. 此外, 氧化锆陶瓷还具有用于制造工具的出色硬度.

力量

ZTA 以其卓越的强度和韧性在陶瓷材料中脱颖而出, 耐磨性, 化学惰性, 低摩擦系数, 与大多数其他材料相比，具有高硬度/刚度比和相对较低的热膨胀系数 – 使其成为切削工具等应用的理想材料. 此外, 其生物相容性也使 ZTA 成为有吸引力的材料选择.

ZTA 的定义是四方氧化锆颗粒在氧化铝基体内的高度均匀分布. 这是通过使用复杂的混合技术（例如球磨和高能研磨）来实现的; 一旦混合在一起，粉末就可以通过干压成型为预期的成分, 等静压, 注塑或挤出技术.

分散在整个氧化铝基体中的氧化锆通过吸收和耗散裂纹能量来提高断裂韧性, 称为相变增韧. 氧化锆还通过产生压应力来防止裂纹扩展，从而有助于提高耐磨性 – 称为自锐 – 使 ZTA 成为砂轮的绝佳材料选择.

韧性

氧化锆增韧氧化铝 (ZTA) 陶瓷拥有令人印象深刻的强度和断裂韧性, 使它们非常适合在各种应用程序和环境中使用. 这种非凡的弹性来自于应力诱导的细小相变, 均匀分散的四方氧化锆颗粒分散在氧化铝基体中; 应力引起相变，产生氧化锆-氧化铝的微裂纹网络，吸收裂纹扩展的能量，有效延迟其扩展，同时提高断裂抗力 (克劳森 1976).

ZTA 因其出色的耐热冲击性而脱颖而出. 由于其独特的四方-单斜相组成组合, 这种陶瓷可以承受快速的温度变化而不会破裂或破裂, 而应力诱导的氧化锆转变为亚稳态四方晶系会产生压应力，从而抵消其氧化铝基体中裂纹的形成，并显着提高韧性，从而进一步提高 ZTA 的性能.

ZTA不仅拥有雄厚的实力, 四方单斜结构和高断裂韧性, 而且热膨胀系数低 (热膨胀系数), 使其适用于需要极端温度或尺寸稳定性至关重要的环境的应用, 例如精密元件或电子封装.

ZTA 因其兼具耐化学性而在医疗植入材料中脱颖而出, 水或体液中的机械性能和应力辅助耐腐蚀性, 使其成为矫形股骨头和髋臼衬垫等医疗植入物的主要候选者. BioLOX Delta 生物材料就是这样的一个例子; 在骨科手术中广泛用于这两种应用.

耐腐蚀

ZTA 兼具氧化铝和氧化锆的优异性能, 使其具有高度的耐化学侵蚀性和耐磨性, 使其非常适合涉及易腐蚀环境或重复摩擦或机械应力的应用.

氧化铝的硬度与氧化锆的韧性相结合，具有出色的摩擦学性能，使重载和长期使用的部件具有出色的耐磨性, 例如骨科植入物, 流体管理中使用的切削工具和耐磨部件 (螺纹导轨, 轴承, 喷嘴等). 这种组合特别适用于医疗和工业环境，例如骨科植入物, 切削工具或流体管理 (螺纹导向器、轴承、喷嘴等).

ZTA 增强的断裂韧性可归因于其氧化铝基体中精细分布的氧化锆颗粒. 当裂纹开始扩展时, 当它们的能量增加并进一步传播时, 这些四方氧化锆颗粒经历相变以吸收和消散它，作为相变增韧机制的一部分 – 从而提高该材料的断裂韧性.

制造 ZTA 陶瓷的成功在于使用不含杂质的优质氧化锆和氧化铝粉末. 必须控制烧结以避免冷却过程中自发的四方到单斜氧化锆的转变，并最大限度地减少亚稳态单斜相的形成，亚稳态单斜相容易与水分子发生化学吸附，导致长期使用时低温降解; 圣戈班 ZirPro 的 ZTA 陶瓷烧结工艺是专门为避免此类不良现象而创建的. 幸运的是，圣戈班 ZirPro 陶瓷的 ZTA 陶瓷是专门为防止此类现象发生而设计的 –

热稳定性

氧化锆增韧氧化铝 (ZTA) 可以承受温度的快速变化而不会破裂或破裂, 由于分散在氧化铝基质中的氧化锆颗粒吸收热能并产生压应力，从而防止破裂和失效. 因为 ZTA 能够如此有效地吸收热能, 这种材料是需要耐高温的应用的绝佳选择.

在氧化铝基体中添加氧化锆可以提高断裂韧性，同时提高强度和耐磨性等机械性能. ZTA 断裂韧性的增加归因于环境温度下应力诱导的从亚稳四方相到单斜相的转变; 氧化锆晶粒尺寸比氧化铝更小，从而放大了这一效应.

稳定剂经常用于保存 ZTA 材料（例如 Biolox Delta）中的四方氧化锆相; 然而, 在颗粒分布和断裂韧性方面无需稳定剂即可获得类似的结果.

氧化铝和氧化锆的组合创造了一种强度优异的高级陶瓷, 断裂韧性, 弹性和硬度 – 对于需要结构性能和耐腐蚀性的应用至关重要的特性. ZTA 陶瓷往往表现出色 99% 氧化铝陶瓷具有成本效益，同时更有效地满足特定应用需求; 他们的比例甚至可以专门定制.