Церконията засилена алуминиев алуминиев (ZTA) керамиката е композитен материал, който комбинира високата твърдост и износване на алуминиев оксид с устойчивостта на счупване и счупване на циркония. Съотношението на циркония към алуминий в ZTA керамика играе решаваща роля за определяне на неговите свойства, което от своя страна влияе върху работата му в различни приложения. Като доставчик на керамика ZTA, аз съм свидетел от първа ръка въздействието на това съотношение върху качеството и функционалността на нашите продукти. В този блог ще се задълбоча в това как съотношението Zyconia - Alumina влияе върху свойствата на ZTA Ceramic.
Механични свойства
Твърдост
Алуминий е известен с високата си твърдост. Когато делът на алуминиевата керамика в ZTA е сравнително висок, общата твърдост на материала има тенденция да бъде по -голяма. По -високото съдържание на алуминиев алуминиев алуминиев алуминиев алуминия осигурява твърда матрица, която се съпротивлява на вдлъбнатината и надраскване. Например, в приложения, при които съпротивата на абразията е от изключително значение, като напримерZta керамични плочкиИзползва се при промишлени подове с висок трафик, ZTA керамика с по -високо съотношение на алуминиев оксид може да издържи на непрекъснатото износване по -добре. Алуминиевите зърна действат като твърди частици, които могат ефективно да устоят на абразивните сили, упражнявани от движещи се предмети или частици.
С увеличаването на съдържанието на циркония обаче твърдостта може да намалее леко. Цирконията има по -ниска твърдост в сравнение с алуминиев оксид. Но това намаляване на твърдостта често се компенсира от значителното подобрение на други механични свойства като здравина.
Здравина
Цирконията допринася за засилването на ZTA керамика чрез механизъм, наречен засилване на трансформацията. Когато пукнатината се разпространява през керамиката, цирконийните частици могат да претърпят фазова трансформация от тетрагоналната фаза към моноклиничната фаза. Тази фазова трансформация е придружена от разширяване на силата на звука, което създава натиск на натиск около върха на пукнатината. Тези компресивни напрежения възпрепятстват по -нататъшното разпространение на пукнатината, като по този начин увеличават здравината на материала.
С увеличаването на съотношението на циркония към алуминиев оксид, количеството на циркония, налично за засилване на трансформацията, също се увеличава. Това води до значително подобрение на здравината на счупването на ZTA керамиката. Например, при приложенията за рязане на инструменти, ZTA керамика с по -високо съдържание на цирконий може да издържи по -добре условията на високия стрес по време на рязане, намалявайки вероятността от повреда на инструмента поради напукване.
Сила
Силата на ZTA керамиката също се влияе от съотношението алуминиев циркония. За постигане на оптимална сила е необходим правилен баланс между двата компонента. При ниско съдържание на циркония силата се определя главно от алуминиевата матрица. Въпреки това, наличието на малко количество циркония може да засили силата, като действа като инхибитор на зърно -растеж, предотвратявайки растежа на големи алуминиеви зърна, които могат да действат като слаби точки в материала.
С увеличаването на съдържанието на циркония силата първоначално може да се увеличи поради засилващия се ефект на цирконията. Но ако съдържанието на циркония стане твърде високо, материалът може да стане по -порест и свързването между зърната може да бъде отслабена, което води до намаляване на силата.
Топлинни свойства
Топлинна проводимост
Алуминиев беше сравнително висока топлопроводимост в сравнение с цирконията. С увеличаването на съдържанието на алуминий в ZTA керамиката, общата топлинна проводимост на материала също се увеличава. Това свойство е важно в приложения, при които се изисква разсейване на топлина. Например, в електронната опаковка, ZTA керамика с по -високо съдържание на алуминиев оксид може по -ефективно да прехвърли топлината от електронните компоненти, предотвратявайки прегряването.
От друга страна, цирконията има ниска топлопроводимост. По -високото съдържание на циркония в ZTA керамика може да бъде полезно при приложения, при които е необходима топлинна изолация. Например, при някои високи температурни облицовки на пещта, ZTA керамика със сравнително високо съдържание на циркония може да помогне за намаляване на загубата на топлина.
Термично разширение
Коефициентът на термично разширение на ZTA керамика също се влияе от съотношението на алуминиев цирконий. Алуминиев оксид има по -нисък коефициент на термично разширение в сравнение с цирконията. Когато съдържанието на алуминий е високо, керамиката ZTA ще има по -нисък коефициент на термично разширение. Това е важно в приложенията, при които стабилността на размерите при различни температури е от решаващо значение. Например, в прецизните компоненти, ZTA керамика с нисък коефициент на термично разширение може да поддържа своята форма и размери точно в широк температурен диапазон.
Химични свойства
Химическа устойчивост
И алуминиевата, и цирконията имат добра химическа устойчивост. Алуминиев оксид е устойчив на много киселини и алкали, докато цирконията също показва отлична химическа стабилност в различни среди. Химическата резистентност на ZTA керамика обикновено е висока и не се влияе значително от съотношението на циркония - алуминиев оксид в разумен диапазон. В някои специфични химични среди обаче изборът на съотношението може да бъде повлиян от реактивността на компонентите. Например, в кисела среда, при която цирконията може да бъде по -стабилна от алуминиев оксид, може да се предпочита по -високо съдържание на циркония.
Електрически свойства
Електрическа изолация
Алуминиевият е добре известен електрически изолатор. Цирконията също има добри свойства на електрическа изолация. Електрическата изолация на ZTA керамика се определя главно от свойствата на отделните компоненти. По -високото съдържание на алуминий обикновено води до по -добра електрическа изолация. В приложения за електрически изолатор, като например в системи за мощност на високо напрежение, ZTA керамика с високо съотношение на алуминиев оксид може да осигури надеждна електрическа изолация.
Устойчивост на износване
Устойчивостта на износване на ZTA керамика е сложна функция на неговите механични и микроструктурни свойства, които са повлияни от съотношението на циркония - алуминиев оксид. Високата - Alumina Zta Ceramic предлага добра абразивна устойчивост на износване поради високата си твърдост. Но в приложения, при които износването на лепилото е по -изявено, ZTA керамика с по -високо съдържание на циркония може да бъде по -подходящ. Подобрената здравина, осигурена от циркония, може да предотврати отделянето на материала по време на износване на лепило, което води до по -добра обща устойчивост на износване.
Приложения и оптимално съотношение
Оптималното съотношение на циркония - алуминиев оксид зависи от специфичните изисквания за приложение. За приложения, които изискват висока твърдост и устойчивост на износване, като керамични плочки и лагери с топки, ZTA керамика със сравнително високо съдържание на алуминиев оксид (напр. 90 - 95% алуминиев оксид и 5 - 10% циркония).
В приложения, където устойчивостта на здравина и счупване са от решаващо значение, като режещи инструменти и зъбни импланти, ZTA керамика с по -високо съдържание на циркония (напр. 20 - 30% циркония и 70 - 80% алуминиев оксид) е по -подходящ.
Като доставчик на керамика ZTA можем да предложим широка гама от ZTA керамични продукти с различни съотношения на циркония - алуминиев оксид, за да отговорим на разнообразните нужди на нашите клиенти. Независимо дали сте в сектора на индустриалните, медицинските или потребителските стоки, ние разполагаме с опит и ресурси, за да ви предоставим правилното решение за керамика ZTA.
Ако се интересувате от нашите ZTA керамични продукти или искате да обсъдите вашите специфични изисквания, ви каним да се свържете с нас за консултация с обществени поръчки. Екипът ни от експерти е готов да ви помогне да изберете най -подходящата ZTA керамика въз основа на съотношението на Zirconia - Alumina и други имоти.
ЛИТЕРАТУРА
- RF Davis, "Засилен от циркония алуминиев оксид: обработка, микроструктура и механични свойства", Journal of the American Ceramic Society, Vol. 72, № 10, 1989.
- Y. - W. Mai и B. Cotterell, „Механика на трансформацията - засилена керамика“, Journal of Materials Science, Vol. 17, № 11, 1982.
- Mn Rahaman, „Керамична обработка и синтероване“, второ издание, CRC Press, 2003.