Alumiinioksidin karkaistu Zirkonia - ZTA

Alumiinioksidin karkaistu zirkoniumoksidi (ZTA) on kehittynyt tekninen keraaminen materiaali, jossa yhdistyvät alumiinioksidin lujuus ja sitkeys sekä korkeat kulutuskestävyysominaisuudet ja joka tarjoaa poikkeukselliset korroosion- ja kulutuskestävyysominaisuudet käytettäväksi erilaisissa teollisissa sovelluksissa.

ZTA:n zirkoniumoksidihiukkaset muuttuvat rasituksessa tetragonaalisista monokliinisiksi, jolloin syntyy puristusjännitys, joka estää halkeamien leviämisen - mikä tekee tästä materiaalista paljon kestävämmän kuin puhtaasta alumiinioksidikeramiikasta.

Kovuus

ZTA on alumiinioksidi-sirkonia-komposiittimateriaali, jolla on poikkeukselliset mekaaniset ominaisuudet. Se kestää suuria rasituksia, ja sen kovuus tekee ZTA:sta erinomaisen materiaalivalinnan hiomalaikoille, joiden on kestettävä hankausta ja kitkaa; lisäksi se kestää korroosiota ja lämpöshokkeja - kaikki nämä ominaisuudet tekevät ZTA:sta sopivan teollisiin sovelluksiin, kuten uunien komponentteihin ja turbiinimoottorien osiin.

Zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi (ZTA) on alumiinioksidin ja zirkoniumoksidin komposiittimateriaali, jonka murtumissitkeys on huomattavasti suurempi kuin puhtaalla alumiinioksidilla, joten se kestää paremmin särön etenemistä. Sitkeys saavutetaan jännityksen alaisena alumiinioksidimatriisiin dispergoitujen zirkoniumoksidihiukkasten faasimuutoksilla; jännityksen alaisena nämä zirkoniumoksidihiukkaset vaihtavat faasia tetragonaalisesta monokliiniseen kiderakenteeseen, jolloin hiukkasten tilavuus kasvaa ja samalla puristusjännitykset vähentävät särön etenemistä ja lisäävät murtumissitkeyttä.

ZTA voi varastoida lämpöenergiaa tehokkaasti halkeamien etenemisen rajoittamiseksi. Alumiinimatriisiin dispergoidut zirkoniumoksidihiukkaset voivat absorboida ja varastoida lämpöenergiaa, mikä takaa erinomaisen lämmönkestävyyden korkeissa lämpötiloissa sekä erinomaisen kemiallisen korroosiosuojan, joten se soveltuu lääketieteellisiin laitteisiin, jotka altistuvat kehon nesteille ja kemikaaleille.

ZTA-materiaali valmistetaan sekoittamalla alumiinioksidin ja zirkoniumoksidin jauheet yhteen ennen valua ja sintrausta käyttäen erilaisia menetelmiä, kuten ruiskuttamalla tai ruiskuttamalla zirkonia alumiinioksidin päälle. Zirkoniaa voidaan myös yhdistää muihin materiaaleihin, kuten volframikarbidiin, lopputuotteen lujuuden lisäämiseksi. Muotoilu- ja sintrausprosesseja voidaan räätälöidä vastaavasti suorituskyvyn optimoimiseksi; geelivalu on yksi tällainen suosittu tuotantomenetelmä, ja samalla on tutkittu optimaalisia valmistusolosuhteita, kuten kiintoainekuormituksia ja lämpötiloja, jotta materiaalin valmistusolosuhteet olisivat optimaaliset materiaalin optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Kulutuskestävyys

Zirkoniumoksidirikkaat keraamiset komposiitit parantavat sitkeyttä, lujuutta ja kulutuskestävyyttä verrattuna pelkkään alumiinioksidiin. HMA Wear Solutions suoritti testejä, joissa näitä materiaaleja käytettiin kuluttavissa ympäristöissä, joissa ZTA päihitti vastineensa samanlaisen hankaavuuden vuoksi; liukukulutusolosuhteissa kovat vastinpinnat eivät olleet vuorovaikutuksessa, ja alumiinioksidi päihitti ZTA:n tyypillisesti korkeamman kovuuden vuoksi, mutta tätä eroa tasoittaa ZTA:n suurempi joustavuus, joka kestää paremmin iskuvaurioita.

ZTA erottuu tavallisesta alumiinioksidista lämpöshokkien kestävyyden osalta. Itse asiassa ZTA:n tiedetään kestävän jopa 1773 K:n lämpötiloja murtumatta tai murtumatta, joten se soveltuu erinomaisesti laitteisiin, joiden on kestettävä rajuja lämpötilavaihteluita. Lisäksi sen lämpölaajenemiskerroin on alhaisempi kuin tavallisilla alumiinioksidimateriaaleilla, mikä vähentää siihen kohdistuvaa rasitusta, kun se laajenee ja supistuu ajan myötä.

ZTA:lla on erinomainen murtumissitkeys, minkä ansiosta se kestää hyvin iskukuormitusta, mikä tekee siitä ihanteellisen materiaalivalinnan mekaaniselle rasitukselle altistuviin komponentteihin, kuten venttiilien tiivisteisiin. ZTA:n on myös kestettävä toistuvia iskukuormituksia heikentämättä tiivistyskykyä.

Zirkonia on bioyhteensopiva, eli se on turvallinen ihmisille. Yhdessä sen suuren taivutuslujuuden ja kovuuden kanssa se on erinomainen materiaalivalinta lääketieteellisiin sovelluksiin, kuten lonkan tekonivelleikkauksiin. Lisäksi sen bioyhteensopivuus ja kestävyys tekevät siitä sopivan myös muihin käyttötarkoituksiin, joissa mekaanisen rasituksen kestävyys on tärkeää, mukaan lukien kulutuksen kestävyys kulutuksen, korroosion tai kemiallisen eroosion vuoksi.

Kemiallinen kestävyys

Zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi on erittäin korroosionkestävä materiaali, joten se soveltuu sovelluksiin, joissa se altistuu koville kemikaaleille tai epäpuhtauksille. Lisäksi sen kestävyys mahdollistaa sen, että se kestää jatkuvaa kitkajännitystä ilman, että se vaurioituu tai rikkoutuu ajan myötä.

Alumiinimatriisiin dispergoidut zirkoniumoksidihiukkaset voivat myös absorboida lämpöenergiaa ja luoda puristusjännityksiä, jotka estävät halkeamien syntymisen korkeissa lämpötiloissa - tämä tekee materiaalista erityisen tehokkaan sovelluksissa, jotka vaativat jatkuvaa altistumista, kuten uunien tai turbiinimoottoreiden osissa.

Zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi erottuu edukseen siinä, että se pystyy vastustamaan huokosten muodostumista, mikä on tärkeä ominaisuus keramiikassa, sillä huokoset voivat vähentää merkittävästi lujuutta ja aiheuttaa vikoja. Zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi ei kärsi tästä ongelmasta, koska zirkoniumoksidihiukkaset ovat jakautuneet tasaisesti sen matriisiin.

Kulutus- ja korroosionkestävyytensä ansiosta zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi on erinomainen materiaali leikkaustyökaluihin, koska sen kestävyys ja kustannustehokkuus ovat timanttiin verrattuna erinomaiset. Se kestää sekä hiomalaikkojen aiheuttamaa voimakasta painetta että hiomaprosessien aikana esiintyviä nopeita lämpötilanvaihteluita; lisäksi sen valmistuskustannukset ovat paljon alhaisemmat kuin perinteisten timanttivaihtoehtojen.

ZTA-tuotteet tarjoavat optimaalisen tasapainon kustannusten ja arvon välillä, sillä ne ovat huomattavasti vahvempia kuin alumiinioksidituotteet ja samalla edullisempia kuin puhdas zirkonia. Ne koostuvat usein alumiinioksidi-sirkoniumoksidimatriisista, kuten CeramTecin keraaminen Biolox Delta; niiden taivutusmurtokäyrät osoittavat, että sirkoniumoksidin läsnäolo ei muuta merkittävästi tasaista virumisnopeutta (10-8 s-1 1473 K:ssa, 110 MPa); sen lisääminen lisää kuitenkin jännitysriippuvuutta primäärisessä virumisvaiheessa huomattavasti enemmän ZTA:n kuin perinteisen alumiinioksidikeramiikan osalta.

Lämpöshokin kestävyys

Zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi on ihanteellinen materiaali sovelluksiin, joissa laitteiden on kestettävä äkillisiä lämpötilanvaihteluita vahingoittumatta, sillä sen matriisissa olevat zirkoniumoksidihiukkaset absorboivat lämpöenergiaa ja synnyttävät puristusjännityksiä, jotka estävät halkeamien muodostumisen - tämä tekee siitä ihanteellisen materiaalin sellaisten laitteiden rakentamiseen, jotka on suunniteltu toimimaan äärimmäisissä lämpötiloissa.

ZTA on kehittynyt tekninen keramiikka, jossa yhdistyvät sekä alumiinioksidin että zirkoniumoksidin edut ja joka takaa erinomaisen mekaanisen lujuuden. Jännitysindusoidun muuntokarkaisun avulla valmistetut hienot tetragonaaliset zirkoniumoksidirakeet on upotettu alumiinioksidimatriisiin, minkä jälkeen ne sintrataan yhteen muodostaen tämän materiaalin, jolla on erittäin korkea murtolujuus ja taivutuslujuus, minkä ansiosta se kestää iskuja ja iskumaisia kuormituksia tehokkaammin kuin muu tekninen keramiikka.

ZTA erottuu edukseen vaikuttavalla fyysisellä lujuudellaan sekä hyvällä kemiallisella ja mekaanisella stabiilisuudellaan, mikä tekee siitä erittäin kestävää. Tämä materiaali kestää erinomaisesti korroosiota lääketieteellisissä laitteissa esiintyviä ankaria kemikaaleja sekä sentrifugeissa esiintyvää pitkäaikaista jatkuvaa rasitusta vastaan. Alhaisen virumisnopeutensa ansiosta se kestää pitkäkestoista jatkuvaa rasitusta, kuten sentrifugien toimiessa täydellä teholla pitkiä aikoja.

Zirkoniumoksidilla kovetettua alumiinioksidia voidaan edelleen vahvistaa CeO2:lla, ja sen on osoitettu parantavan sekä taivutuslujuutta että lämpöshokkikestävyyttä. Lisäksi CeO2:n lisääminen vähentää ZTA:n jännityksen aiheuttamaa halkeilua ja lisää samalla väsymislujuutta, mikä johtuu LaMgAl11O19:n pitkien lamellien muodostumisesta in situ -synteesin aikana alumiinioksidin kanssa.

Sähköeristys

Great Ceramics tarjoaa kehittyneitä teknisiä keraamisia tuotteita, kuten zirkoniumoksidin karkaistua alumiinioksidia, jotka täyttävät asiakkaiden erilaiset lujuutta, kestävyyttä ja kulutuskestävyyttä koskevat tarpeet. Lisäksi sen erinomaisiin sähköeristysominaisuuksiin kuuluvat korkea resistiivisyys ja matala dielektrisyysvakio - täydellisiä sekä mekaanisia että sähköisiä ominaisuuksia vaativiin osiin. Zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi on yksi niistä! Great Ceramics valmistaa erilaisia zirkoniumoksidilla karkaistuja alumiinioksidituotteita, jotta asiakkailla on käytettävissään parhaat ratkaisut.

ZTA:ssa yhdistyvät alumiinioksidin suuri kovuus ja murtumissitkeys sekä zirkoniumoksidin erinomainen kemiallinen ja terminen stabiilisuus, mikä takaa maksimaalisen suorituskyvyn. Voimme räätälöidä alumiinioksidin ja zirkoniumoksidin suhdetta asiakkaan vaatimusten mukaisesti; esimerkiksi taivutuslujuuden lisääminen lisäämällä zirkoniumoksidipitoisuutta tai sen vähentäminen parantaa murtumissitkeyttä tai muita ominaisuuksia.

Zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi valmistetaan sekoittamalla tetragonaalisen faasin zirkoniumoksidihiukkasia alumiinioksidimatriisiin ennen sintrausta eri lämpötiloissa, jotta saadaan aikaan materiaalia, jolla on haluttu murtumissitkeys, kovuus ja virumiskestävyys. Valitsemalla optimaalinen sintrauslämpötila voidaan valmistaa materiaalia, jolla on halutut murtumissitkeys-, kovuus- ja virumiskestävyysominaisuudet.

SEM-analyysin perusteella voidaan havaita, että alumiinioksidi-sirkoniumoksidikomposiitit, joiden raekoko on pienempi ja sintrauslämpötila alhaisempi, osoittavat parempaa murtumissitkeyttä. Tämä johtuu todennäköisesti pienemmästä säröenergiasta ja lyhyemmästä särön pituudesta, koska rakeet ovat pienempiä pinta-alayksikköä kohti.

Alumiinioksidin kovettama zirkoniumoksidi (ATZ) on monikomponenttinen keraaminen aine, joka koostuu hienojakoisesta tetragonaalisen faasin zirkoniumoksidijauheesta, joka on suspendoitu alumiinioksidimatriisiin korkeissa lämpötiloissa. Materiaalilla on vaikuttavia mekaanisia lujuus-, sitkeys- ja muuntautumiskestävyysominaisuuksia, minkä vuoksi se soveltuu esimerkiksi kiinteäoksidipolttokennoelektrolyytteihin sekä rakenne- ja puolijohdemateriaaleihin. Yhdistettynä se tarjoaa huomattavasti korkeamman kovuuden, murtumissitkeyden ja kulutuskestävyyden kuin sen yksittäinen komponentti alumiinioksidi, ja sen kustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat.