氧化锆增韧氧化铝

氧化锆增韧氧化铝 (ZTA) 是一种广泛应用于阀门密封件的先进陶瓷材料, 衬套, 泵组件和切削工具由于其强度和化学稳定性 – 其承受重载且不会显着退化的能力就证明了这一点.

ZTA 具有令人印象深刻的耐热冲击性，可以承受温度变化的突然变化, 以及快速的温度波动. 继续阅读以了解有关其机械性能的更多信息!

硬度

添加到氧化铝基体中的氧化锆可提高其硬度, 断裂韧性和弯曲强度，同时提高耐磨性和耐侵蚀性. 通常涉及的机制是相变，随后形成微裂纹，但也可能涉及适用的应力理论.

当在裂纹扩展过程中解除约束时，在氧化铝基体中形成精细分散体的亚稳态四方氧化锆沉淀物可以自发​​转变为单斜晶系形式, 提供能量对抗驱动裂纹扩展的应力场.

ZTA陶瓷与其他氧化物基工程陶瓷相比具有优异的断裂韧性和硬度, 循环疲劳强度是 Y-TZP 的两倍. 像这样, 其特性使其适合需要极高耐磨性的应用, 化学惰性、低摩擦以及高强度和刚度.

弯曲强度

ZTA陶瓷可以通过改变氧化钇稳定氧化锆的比例来制造 (Y-TZP) 使用热等静压在氧化铝基体中, 优化硬度-断裂韧性-弯曲强度组合，从而实现超越最先进技术陶瓷的无与伦比的循环疲劳抗力.

氧化铝基体中的亚稳态 Y-TZP 会形成四方-单斜相变相团聚体，通过相变硬化提高断裂韧性 (克劳森 1976). 优先跨越裂缝, 这些过渡团聚体将压缩裂纹前沿之前的区域并减少其进展, 最终提高断裂韧性.

这种材料结构催生了 BIOLOX Delta 等氧化铝-氧化锆复合材料, 广泛用于全髋关节置换术和其他承重骨科部件. 这种陶瓷生物材料具有出色的耐磨性, 室温下化学惰性, 在所有温度下都具有抗热震性和优异的化学惰性.

耐腐蚀

具有化学惰性，耐高温、耐磨损, 与相比，它提供了卓越的性能 99 氧化铝陶瓷，性价比更高.

氧化锆还具有令人印象深刻的拉伸强度, 弯曲和弹性特性以及生物相容性 – 使其成为髋关节置换术等医疗用途的理想选择. 由于应力条件下的相变增韧, 氧化锆颗粒从亚稳态四方晶型转变为单斜晶型, 帮助更有效地闭合裂纹，同时提高断裂韧性.

陶瓷技术公司 (百乐克斯三角洲) 将氧化铝-氧化锆复合材料商业化，其中不稳定的氧化锆保留在四方相中，以管理这种转变并提供裂纹尖端钝化和裂纹偏差, 提高氧化铝基体的韧性. 材料的氧化锆含量可以通过粉末制备和致密化技术来改变.

抗热震性

在烧结过程中添加到初级氧化铝基体中的氧化锆可以显着提高其强度和韧性, 创建所谓的 ZTA (氧化锆增韧氧化铝), 在机械和磨损应用中均优于常规氧化铝陶瓷.

氧化锆增韧氧化铝以其卓越的性能而闻名，例如高热硬度和断裂强度, 室温下化学惰性, 低热膨胀率和优异的耐热震性 – 铣削部件以及需要冷却机制的磨损部件的理想特性.

CeramTec 销售一种名为 Biolox delta 的 ZTA，其特点是具有分散的 Y-TZP 颗粒的氧化铝基质 (17 重量/wt%) 和铝酸锶片 (0.5 重量/wt%), 提供四方到单斜相变机制和裂纹偏转机制的有效组合，以提高韧性, 这使其成为股骨支撑表面初次 THA 手术的理想选择.

电气绝缘

氧化锆增韧氧化铝可以承受热冲击，在温度突然变化的情况下不会破裂或断裂, 由于分散在其基体中的分散的氧化铝颗粒可以吸收热能并产生防止断裂的压应力.

氧化铝-氧化锆陶瓷比纯氧化锆陶瓷更致密, 使其成为电气绝缘应用的理想选择. 此外, 其热膨胀率低于氧化锆，使其适用于需要冷却的零件.

氧化铝-氧化锆复合材料的相变增韧提供了额外的优势; 这里, 氧化铝基体中的氧化锆晶粒经历亚稳相，其中晶粒从四方结构转变为单斜晶结构, 从而通过提高耐磨性和抗冲击性来减少应力引起的开裂. 氧化铝增韧氧化锆通常通过涉及锆的自燃反应发生(四号) 八水氧化物, 纳米水合硝酸铝 三乙胺和 HNO3(硝酸); 增加粒径进一步有助于亚稳态氧化锆颗粒的分散.