Tlenek glinu utwardzany tlenkiem cyrkonu
Tlenek glinu utwardzany tlenkiem cyrkonu jest materiałem ceramicznym zawierającym tlenek glinu i tlenek cyrkonu . Jest to kompozytowy materiał ceramiczny z ziarnami cyrkonu w matrycy z tlenku glinu.
Jest również znany w przemyśle jako ZTA.
Korund cyrkonowy (lub tlenek glinu utwardzany tlenkiem cyrkonu), połączenie tlenku cyrkonu i tlenku glinu, należy do klasy ceramiki kompozytowej zwanej kompozytami AZ. Znane ze swoich właściwości mechanicznych kompozyty AZ są powszechnie stosowane w zastosowaniach konstrukcyjnych, jako narzędzia skrawające oraz w wielu zastosowaniach medycznych. Dodatkowo kompozyty AZ charakteryzują się wysoką wytrzymałością, odpornością na pękanie , elastycznością , twardością i odpornością na ścieranie . W szczególności tlenek glinu utwardzany tlenkiem cyrkonu (ZTA) ma kilka kluczowych właściwości.
Struktura
Wytrzymałość mechaniczna w porównaniu z tlenkiem glinu jest przypisywana przemieszczeniowej przemianie fazowej metastabilnych tetragonalnych ziaren cyrkonu, gdy materiał jest naprężony. Koncentracja naprężeń na wierzchołku pęknięcia może spowodować przekształcenie tetragonalnej struktury krystalicznej w jednoskośną, co wiąże się z rozszerzeniem objętości tlenku cyrkonu. To rozszerzenie objętości skutecznie odpycha propagację pęknięcia i skutkuje wyższą ciągliwością i wytrzymałością. Zwykła próbka tlenku glinu utwardzanego tlenkiem cyrkonu będzie zawierała 10-20% tlenków cyrkonu. Wzrost wytrzymałości o 20-30% często spełnia wymagane kryteria projektowe przy znacznie niższych kosztach. W zależności od tego, jaki jest procent Cyrkon , właściwościami tej ceramiki można manipulować dla wymaganych zastosowań. Tlenek glinu utwardzany tlenkiem cyrkonu jest ogólnie określany jako pośrednik między tlenkiem glinu a cyrkonem i jako taki wyceniony. Daje to ZTA znacznie niższy przedział cenowy niż inne podobne materiały. Zwiększenie wytrzymałości kompozytu odbywa się w procesie zwanym utwardzaniem transformacyjnym wywołanym stresem. Proces ten powoduje wewnętrzne naprężenia, które powodują pękanie struktury cyrkonu. Z powodu pęknięcia cząsteczki cyrkonu umożliwiły zamianę faz i swobodniejsze poruszanie się między cząsteczkami tlenku glinu. Powoduje to wzrost cząstek tlenku cyrkonu przy tej samej ilości cząstek tlenku glinu, co powoduje wzrost wytrzymałości.
Właściwości chemiczne i mechaniczne
| Nieruchomość | Wartość |
|---|---|
| Wzór chemiczny | Zr-Al2O3 |
| Gęstość | 4,1-4,38 g/cm 3 |
| Twardość | 1750-2100 Knoop |
| Elastyczność | 45-49 x 10^6 psi |
| Wytrzymałość na zginanie | 100-145 ksi |
| Współczynnik Poissona | 0,26 |
| Odporność na pękanie | 5-7 MPa·m^1/2 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 8,0-8,1 x 10^-6 1/C |
| Przewodność cieplna | 20,0-21,0 W/mK |
| Odporność na wstrząsy | 325°C |
| Maksymalna temperatura robocza | 1650°C |
| Wszystkie właściwości podano w temperaturze pokojowej | |
Używa
Ostatnio pojawiło się wiele zastosowań tlenku glinu hartowanego tlenkiem cyrkonu, w tym uszczelnienia zaworów, tuleje, elementy pomp, implanty stawów, kapilary do łączenia drutów, wkładki narzędzi skrawających i wiele innych. ZTA ma różnorodny zakres właściwości, co nadaje mu znaczenie w szeregu zastosowań. W branży medycznej ZTA służy jako ceramika, która może być stosowana w wymianie i rehabilitacji stawów. Wysoka odporność ZTA na zużycie pomaga w tworzeniu implantów o wysokiej wydajności. Ze względu na wysoką wytrzymałość i odporność na korozję ZTA umożliwia materiałowi wytrzymywanie dużych obciążeń bez ulegania degradacji ; dając ZTA wiele zastosowań w zastosowaniach nośnych. Wytrzymałość ZTA oznacza również, że ma wiele zastosowań w narzędziach skrawających. ZTA i inny tlenek glinu są często używane w zastosowaniach związanych z cięciem metali. Niektóre elementy silnika, sprzęt laboratoryjny, tygle przemysłowe, rury ogniotrwałe mogą być wytwarzane przy użyciu ZTA. Ponadto niektóre zastosowania ścierne, takie jak piaskowanie, mogą być również wytwarzane przy użyciu ZTA.
Zobacz też
- ^ Tlenek glinu hartowany tlenkiem cyrkonu
- ^ a b c „Tlenek glinu hartowany tlenkiem cyrkonu (ZTA)” . Źródło 2018-12-02 .
- ^ „Tlenek glinu utwardzany tlenkiem cyrkonu” . Źródło 2018-12-02 .
- ^ „Tlenek glinu utwardzany tlenkiem cyrkonu (ZTA) | Insaco, Inc” . www.insaco.com . Źródło 2018-12-02 .
- ^ „Kupper Alumina Ball-Alumina Ball Producenci, dostawcy i eksporterzy” . www.aluminachina.com . Źródło 2018-12-04 .