Zirconia Ceramic terkenal dengan kekuatan yang luar biasa, yang merupakan harta yang menonjol berbanding dengan seramik maju yang lain. Malah, ia sering dipanggil "keluli seramik" kerana ia menggabungkan kekerasan seramik dengan ketangguhan yang menyaingi beberapa logam.
Untuk memahami kekuatannya, kita perlu memecahkannya ke dalam dua sifat mekanikal utama:
1. Kekuatan lentur (atau kekuatan bengkok): Rintangan untuk melanggar di bawah lenturan.
2. Ketangguhan fraktur: Rintangan untuk penyebaran retak.
1. Kekuatan lentur: rintangan yang mengagumkan untuk melanggar
Zirconia mempunyai salah satu kekuatan lentur tertinggi dari semua seramik.
# Julat Khas: 900 - 1,200 Megapascals (MPA)
# Untuk perbandingan:
* Alumina (aluminium oksida): 300 - 550 MPa
* Silicon Carbide: 350 - 550 MPa
* Soda-Lime Glass: ~ 50 MPa
* Keluli ringan: ~ 400-500 MPa
Apa ini bermakna dalam amalan: komponen zirkonia dapat menahan sejumlah besar lenturan atau tegangan tegangan sebelum ia patah. Ini menjadikannya sesuai untuk komponen struktur seperti galas, alat pemotongan, dan implan yang berada di bawah beban malar.
2. Ketangguhan Fraktur: "Game Changer"
Di sinilah zirkonia benar -benar bersinar. Kebanyakan seramik adalah kuat tetapi rapuh -berfikir dari plat cina; Ia kuat sehingga bentuk retak kecil, maka ia menghancurkan bencana. Zirkonia adalah berbeza kerana mekanisme khas yang dipanggil pengukuhan transformasi.
Bagaimana Transformasi Tegar Berfungsi:
1. Fasa stabil: Pada suhu bilik, zirkonia stabil dalam fasa kristal tetragonal.
2. Crack memenuhi kristal: Apabila retak penyebaran mendekati bijirin zirkonia, medan tekanan pada hujung retak mengganggu keadaan yang stabil.
3. Transformasi: bijirin zirkonia yang ditekankan dengan serta -merta berubah menjadi fasa kristal monoklinik yang lebih stabil.
4. Pengembangan Jumlah: Transformasi fasa ini disertakan dengan pengembangan jumlah 3-4%.
5. Perisai retak: pengembangan ini "memerah" retak dari sisi, dengan berkesan menutupnya dan menghentikannya daripada menyebarkan lagi.
Mekanisme penyembuhan diri ini memberikan zirkonia ketangguhan patah yang tidak dapat ditandingi di kalangan seramik oksida.
# Julat biasa: 5 - 10 mpa√m
# Untuk perbandingan:
* Alumina (aluminium oksida): 3 - 5 mpa√m
* Silicon Carbide: 3 - 4 mpa√m
* Soda-Lime Glass: ~ 0.7 mpa√m
* Beberapa keluli: ~ 50-100 mpa√m (Nota: logam sememangnya lebih sukar)
Apa ini bermakna dalam amalan: Zirkonia sangat merosakkan toleran. Ia kurang berkemungkinan gagal daripada calar kecil, kesan, atau kelemahan dalaman berbanding dengan seramik lain. Ini adalah penting untuk aplikasi seperti bola bersama pinggul, di mana kegagalan kerepek atau bencana bukan pilihan.
Faktor yang mempengaruhi kekuatan zirkonia
Nilai kekuatan di atas adalah untuk jenis yang paling biasa, polikristal zirkonia tetragon yang stabil Yttria (Y-TZP). Kekuatan boleh berbeza -beza mengikut:
* Menstabilkan oksida: yttria (y₂o₃) adalah yang paling biasa, tetapi ceria (CEO₂) boleh digunakan untuk mencipta gred yang lebih sukar.
* Pemprosesan: Ketumpatan, saiz bijian, dan kesucian yang dicapai semasa pembuatan adalah kritikal. Mana -mana keliangan melemahkan produk akhir.
* Degradasi suhu rendah (LTD): Kelemahan yang berpotensi. Dengan kehadiran air atau stim pada suhu antara 100-300 ° C, permukaan Y-TZP secara spontan boleh berubah dari tetragonal ke fasa monoklinik, yang membawa kepada retak mikro dan kehilangan kekuatan secara beransur-ansur dari masa ke masa. Formulasi zirkonia moden sangat dioptimumkan untuk menentang kesan ini.
Aplikasi utama memanfaatkan kekuatannya
* Implan Perubatan: Bola bersama pinggul, penggantian lutut, dan mahkota/implan pergigian (di mana warna seperti gigi juga merupakan kelebihan utama).
* Alat perindustrian: memotong bilah, lukisan dawai mati, dan bahagian tahan haus (misalnya, anjing laut pam, bushings).
* Barang pengguna: Kes menonton, bilah pisau, dan juga komponen dalam telefon pintar.
* Automotif: Sensor (terutamanya sensor oksigen) yang beroperasi dalam persekitaran ekzos panas.
Kesimpulannya, seramik zirkonia sangat kuat, tetapi ciri -cirinya yang mendefinisikannya adalah ketangguhan patah yang tinggi. Kombinasi kekerasan, kekuatan, dan rintangan kerosakan yang unik ini menjadikannya bahan pilihan untuk menuntut aplikasi di mana seramik lain akan terlalu rapuh.
Anda mungkin suka: seramik alumina, seramik silikon nitrida
