Zirkoničitý tvrzený oxid hlinitý - Zirconia Toughened Alumina

Oxid křemičitý tvrzený oxid hlinitý je keramický materiál obsahující oxid hlinitý a zirkon. Jedná se o kompozitní keramický materiál se zirkoničitými zrny v aluminové matrici.

V průmyslu je také známý jako ZTA.

Zirkon hliník (nebo oxid zirkoničitý tvrzený oxid hlinitý), kombinace oxidu zirkoničitého a oxidu hlinitého, je součástí třídy kompozitní keramiky zvané AZ composites. Díky svým mechanickým vlastnostem se kompozity AZ běžně používají ve strukturálních aplikacích, jako řezné nástroje a v mnoha lékařských aplikacích. Kompozity AZ se navíc vyznačují vysokou pevností, lomová houževnatost, pružnost tvrdost a odolnost proti opotřebení. Zejména oxid zirkoničitý tvrzený oxid hlinitý (ZTA) nabízí několik klíčových vlastností.

Struktura

Mechanická odolnost ve srovnání s oxidem hlinitým je přičítána přeměně fázové přeměny metastabilních zrn tetragonálního oxidu zirkoničitého, když je materiál namáhán. Koncentrace napětí na špičce trhliny může způsobit transformaci z tetragonální krystalové struktury na monoklinickou, která má přidruženou objemovou expanzi oxidu zirkoničitého. Toto zvětšení objemu účinně potlačuje šíření trhliny a vede k vyšší houževnatosti a pevnosti.[1] Běžný vzorek zirkoničitého tvrzeného oxidu hlinitého bude mít 10–20% oxidů zirkonia. Nárůst pevnosti o 20–30% často splňuje potřebná konstrukční kritéria při mnohem nižších nákladech.[2] V závislosti na procentu, které je Zirkonium, vlastnosti této keramiky lze upravit pro požadované aplikace. Zirkoničitý tvrzený oxid hlinitý je obecně označován jako prostředník mezi oxidem hlinitým a zirkoniem a jako takový je cenován. To dává ZTA mnohem nižší cenové rozpětí než jiné podobné materiály.[2] Zvýšení kompozitní pevnosti se provádí procesem zvaným Stress Induced Transformation Toughening. Tento proces způsobuje vnitřní kmeny, které způsobují trhliny ve struktuře zirkonia. Kvůli prasklině částice zirkonia umožnily přepínat fáze a volněji se pohybovat mezi částicemi oxidu hlinitého. To způsobí nárůst částic oxidu zirkoničitého se stejným množstvím částic oxidu hlinitého, čímž se zvýší síla.[3]

Chemické a mechanické vlastnosti

Mechanické vlastnosti zirkoničitého tvrzeného oxidu hlinitého
VlastnictvíHodnota
Chemický vzorecZr-Al2O3
Hustota4,1-4,38 g / cm ^ 3
Tvrdost1750-2100 Knoop
Pružnost45-49 x 10 ^ 6 psi
Pevnost v ohybu100-145 ksi
Poissonův poměr0.26
Lomová houževnatost5-7 MPa m ^ 1/2
Koeficient tepelné roztažnosti8,0-8,1 x 10 ^ -6 1 / C
Tepelná vodivost20,0-21,0 W / mK
Odolnost proti nárazům325 ° C
Maximální pracovní teplota1650 ° C
Všechny vlastnosti uvedené při pokojové teplotě[4]

Použití

V poslední době existuje mnoho využití zirkoničitého tvrzeného oxidu hlinitého, včetně těsnění ventilů, pouzder, komponentů čerpadel, kloubních implantátů, kapilár pro lepení drátu, vložek řezných nástrojů a mnoha dalších.[2] ZTA má rozmanitou škálu vlastností, což dává jeho důležitost v řadě aplikací. V lékařském průmyslu slouží ZTA jako keramika, kterou lze použít při náhradě kloubů a rehabilitaci. Vysoká odolnost proti opotřebení ZTA pomáhá vytvářet vysoce výkonné implantáty. Díky vysoké pevnosti a korozní odolnosti ZTA umožňuje materiálu odolat těžkým nákladům, aniž by podlehl degradace; dává ZTA mnoho využití v aplikacích s nosností. Tvrdost ZTA také znamená, že má mnoho použití v řezných nástrojích. ZTA a další oxid hlinitý se často používají při řezání kovů. Pomocí ZTA lze vyrobit určité součásti motoru, laboratorní nádobí, průmyslové kelímky, žáruvzdorné trubky. Pomocí ZTA mohou být také vyrobeny určité abrazivní aplikace, jako je pískování.[5]

Viz také

Reference

  1. ^ Zirkoničitý tvrzený oxid hlinitý
  2. ^ A b C „Zirconia Toughened Alumina (ZTA)“. Citováno 2018-12-02.
  3. ^ „Zirconia Toughened Alumina“. Citováno 2018-12-02.
  4. ^ „Zirconia Toughened Alumina (ZTA) | Insaco, Inc“. www.insaco.com. Citováno 2018-12-02.
  5. ^ „Kulička Kupper Alumina Ball-Alumina Ball Výrobci, dodavatelé a vývozci“. www.aluminachina.com. Citováno 2018-12-04.

externí odkazy