Цирконий, закаленный оксид алюминия
Упрочненный цирконием оксид алюминия представляет собой керамический материал, содержащий оксид алюминия и диоксид циркония . Это композиционный керамический материал с зернами циркония в матрице оксида алюминия.
Он также известен в промышленности как ZTA.
Цирконий- оксид алюминия (или циркониевый оксид алюминия), комбинация оксида циркония и оксида алюминия, является частью класса композитной керамики, называемого AZ-композитами. Композиты AZ, известные своими механическими свойствами, обычно используются в конструкционных целях, в качестве режущих инструментов и во многих медицинских целях. Кроме того, композиты AZ обладают высокой прочностью, вязкостью разрушения , эластичностью , твердостью и износостойкостью . В частности, циркониевый оксид алюминия (ZTA) обладает несколькими ключевыми свойствами.
Структура
[ редактировать ]Механическая прочность по сравнению с оксидом алюминия объясняется фазовым превращением метастабильных тетрагональных зерен диоксида циркония, когда материал подвергается нагрузке. Концентрация напряжений в вершине трещины может вызвать трансформацию тетрагональной кристаллической структуры в моноклинную, что сопровождается объемным расширением диоксида циркония. Это объемное расширение эффективно препятствует распространению трещины и приводит к повышению ударной вязкости и прочности. [ 1 ] Обычный образец циркониевого закаленного оксида алюминия будет содержать 10-20% оксидов циркония. Увеличение прочности на 20–30 % часто соответствует необходимым критериям проектирования при гораздо меньших затратах. [ 2 ] В зависимости от процентного содержания циркония свойствами этой керамики можно управлять в зависимости от требуемого применения. Закаленный глинозем с цирконием обычно называют промежуточным звеном между оксидом алюминия и цирконием и имеет соответствующую цену. Это дает ZTA гораздо более низкий ценовой диапазон, чем другие аналогичные материалы. [ 2 ] Увеличение прочности композита достигается за счет процесса, называемого «Упрочнение трансформацией под напряжением». Этот процесс вызывает внутренние напряжения, которые вызывают трещины в структуре циркония. Из-за трещины частицы циркония могли переключать фазы и более свободно перемещаться среди частиц глинозема. Это вызывает увеличение количества частиц диоксида циркония при том же количестве частиц оксида алюминия, что приводит к увеличению прочности. [ 3 ]
Химические и механические свойства
[ редактировать ]| Свойство | Ценить |
|---|---|
| Химическая формула | Zr-Al2O3 |
| Плотность | 4,1-4,38 г/см 3 |
| Твердость | 1750-2100 Кнопка |
| Эластичность | 45-49 х 10^6 фунтов на квадратный дюйм |
| Прочность на изгиб | 100–145 фунтов на квадратный дюйм |
| Коэффициент Пуассона | 0.26 |
| Вязкость разрушения | 5-7 МПа м^1/2 |
| Коэффициент теплового расширения | 8,0-8,1 х 10^-6 1/К |
| Теплопроводность | 20,0-21,0 Вт/мК |
| Ударная устойчивость | 325 °С |
| Максимальная рабочая температура | 1650 °С |
| Все свойства указаны при комнатной температуре. [ 4 ] | |
Использование
[ редактировать ]В последнее время циркониевый закаленный оксид алюминия нашел множество применений, включая уплотнения клапанов, втулки, компоненты насосов, суставные имплантаты, капилляры для склеивания проволокой, вставки для режущих инструментов и многое другое. [ 2 ] ZTA обладает разнообразным спектром свойств, что делает его важным для множества применений. В медицинской промышленности ZTA служит керамикой, которую можно использовать при замене суставов и реабилитации. Высокая износостойкость ZTA помогает создавать высокоэффективные имплантаты. Благодаря высокой прочности и устойчивости к коррозии ZTA позволяет материалу выдерживать большие нагрузки, не подвергаясь деградации ; что дает ZTA множество применений в несущих конструкциях. Прочность ZTA также означает, что он находит множество применений в режущих инструментах. ZTA и другие глиноземы 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 также можно производить некоторые абразивные операции, такие как пескоструйная обработка. [ 5 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Цирконий, закаленный оксид алюминия
- ^ Перейти обратно: а б с «Цирконий, упрочненный глинозем (ZTA)» . Проверено 2 декабря 2018 г.
- ^ «Цирконий, упрочненный глинозем» . Проверено 2 декабря 2018 г.
- ^ «Цирконий, упрочненный глинозем (ZTA) | Insaco, Inc» . www.insaco.com . Проверено 2 декабря 2018 г.
- ^ «Шары из глинозема Kupper-Производители, поставщики и экспортеры шариков из глинозема» . www.aluminachina.com . Проверено 4 декабря 2018 г.