Закаленный оксид циркония оксид алюминия - Zirconia Toughened Alumina

Оксид алюминия, закаленный диоксидом циркония это керамика материал, содержащий глинозем и цирконий. Это композитный керамический материал с зернами диоксида циркония в матрице оксида алюминия.

В промышленности он также известен как ZTA.

Цирконий глинозем (или оксид алюминия, упрочненный диоксидом циркония), комбинация оксида циркония и оксида алюминия, является частью класса композитной керамики, называемой композитами AZ. Известные своими механическими свойствами, композиты AZ обычно используются в конструкциях, в качестве режущих инструментов и во многих медицинских приложениях. Кроме того, композиты AZ отличаются высокой прочностью, вязкость разрушения, эластичность, твердость и износостойкость. В частности, оксид алюминия, упрочненный диоксидом циркония (ZTA), обладает несколькими ключевыми свойствами.

Структура

Механическая прочность по сравнению с оксидом алюминия приписывается фазовому превращению смещения метастабильных тетрагональных зерен диоксида циркония, когда материал подвергается напряжению. Концентрация напряжений в вершине трещины может вызвать преобразование из тетрагональной кристаллической структуры в моноклинную, что связано с объемным расширением диоксида циркония. Это объемное расширение эффективно сдерживает распространение трещины и приводит к повышению вязкости и прочности.[1] Обычный образец закаленного оксида циркония содержит 10-20% оксидов циркония. Увеличение прочности на 20–30% часто соответствует критериям проектирования при гораздо более низкой стоимости.[2] В зависимости от процента, который Цирконий, свойствами этой керамики можно управлять для требуемых областей применения. Закаленный оксид циркония оксид алюминия обычно называют промежуточным звеном между оксидом алюминия и цирконием, и его цена соответствует таковым. Это дает ZTA гораздо более низкий ценовой диапазон, чем другие аналогичные материалы.[2] Повышение прочности композита осуществляется с помощью процесса, называемого «упрочнение при трансформации под действием напряжения». Этот процесс вызывает внутренние напряжения, которые вызывают трещины в структуре циркония. Из-за трещины частицы циркония позволили переключать фазы и более свободно перемещаться среди частиц оксида алюминия. Это вызывает увеличение количества частиц диоксида циркония с таким же количеством частиц оксида алюминия, что увеличивает прочность.[3]

Химические и механические свойства

Механические свойства оксида алюминия, закаленного диоксидом циркония
СвойствоЦенить
Химическая формулаZr-Al2O3
Плотность4,1-4,38 г / см ^ 3
Твердость1750-2100 Knoop
Эластичность45-49 x 10 ^ 6 фунтов на кв. Дюйм
Прочность на изгиб100–145 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Коэффициент Пуассона0.26
Вязкость разрушения5-7 МПа м ^ 1/2
Коэффициент температурного расширения8,0-8,1 х 10 ^ -6 1 / К
Теплопроводность20,0-21,0 Вт / мК
Устойчивость к ударам325 ° С
Максимальная рабочая температура1650 ° С
Все свойства даны при комнатной температуре[4]

Использует

В последнее время закаленный оксид циркония оксид алюминия нашел широкое применение, в том числе уплотнения клапанов, втулки, компоненты насоса, суставные имплантаты, проволочные капилляры, вставки для режущего инструмента и многое другое.[2] ZTA обладает разнообразными свойствами, что обуславливает его важность во множестве приложений. В медицинской промышленности ZTA используется в качестве керамики, которую можно использовать для замены суставов и реабилитации. Высокая износостойкость ZTA помогает создавать имплантаты с высокими эксплуатационными характеристиками. Благодаря высокой прочности и устойчивости к коррозии ZTA позволяет материалу выдерживать большие нагрузки, не поддаваясь деградация; давая ZTA множество применений в приложениях для несения нагрузки. Прочность ZTA также означает, что он может найти множество применений в режущих инструментах. ZTA и другой оксид алюминия часто используются при резке металлов. Некоторые компоненты двигателей, лабораторное оборудование, промышленные тигли, огнеупорные трубы могут быть изготовлены с использованием ZTA. Кроме того, с использованием ZTA можно производить определенные абразивные материалы, такие как пескоструйная обработка.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Закаленный оксид циркония оксид алюминия
  2. ^ а б c "Закаленный диоксидом циркония оксид алюминия (ZTA)". Получено 2018-12-02.
  3. ^ "Закаленный диоксидом циркония оксид алюминия". Получено 2018-12-02.
  4. ^ "Закаленный диоксидом циркония оксид алюминия (ZTA) | Insaco, Inc". www.insaco.com. Получено 2018-12-02.
  5. ^ "Производители, поставщики и экспортеры глиноземных шаров Куппер". www.aluminachina.com. Получено 2018-12-04.

внешняя ссылка