Frazione di allumina rinforzata con zirconia (ZTA)
Le frazioni di allumina rinforzata con zirconia (ZTA) sono particelle ceramiche composite costituite da allumina (Al₂O₃) come matrice, con una certa quantità di ossido di zirconio (ZrO₂) aggiunto come fase di tenacità. L’allumina di per sé presenta i vantaggi di elevata durezza, elevata resistenza, resistenza alle alte temperature e buona stabilità chimica, ma la sua tenacità è relativamente bassa ed è soggetta a fratture fragili.
La zirconia possiede un meccanismo di tempra a cambiamento di fase unico. Aggiungendola alla matrice di allumina, è possibile migliorare significativamente la tenacità e l’affidabilità del materiale, superando lo svantaggio di fragilità dell’allumina.
Caratteristiche della frazione di allumina rinforzata con zirconia (ZTA):
- L’introduzione di ossido di zirconio nella fase cristallina dell’allumina e il riempimento dei cristalli di ossido di zirconio nei bordi dei grani dell’allumina tramite stress è utile per ridurre la formazione di crepe e migliorare notevolmente la tenacità dell’allumina.
- Elevata durezza, durezza Rockwell 88-90HRA, microdurezza Vickers HV 1200-1400
- Elevata densità apparente. La densità volumetrica di ZTA non è inferiore a 4,15 g/cm³ e quella di ATZ non è inferiore a 5,4 g/cm³.
- Eccellente resistenza all’usura, in particolare alle alte temperature.
- Bassa porosità, elevata compattezza e non facile rottura.
- Le dimensioni dei cristalli sono piccole, circa 1-5 µm.
Composizione chimica:
| Articolo | Valore standard | Valore tipico |
| (Zr+Hf)O2 | 19-21% | 19,03% |
| Al2O3 | 78-80% | 79,87% |
| Y2O3 | 0,5-1,5% | 1,06% |
Indice fisico:
| Colore | Bianco |
| Densità apparente (g/cm3) | ≥4,15 |
| Porosità apparente (%) | 0 |
| Dimensioni dei cristalli (um) | ＜5 |
| Durezza Vickers HV10 | ≥1400 |
| Resistenza alla flessione a freddo (MPa) | 450 |
| Resistenza alla compressione a freddo (MPa) | 2500 |
| Tenacità alla frattura KIC (MPa/m2) | ≥5,5 |
| Temperatura massima di servizio (℃) | 1700℃ |
| Conduttività termica | 9,0 x 10 -6 (20-400℃) |
Dimensioni delle frazioni di particelle ZTA: 1-2 mm, 1,2-2,5 mm, 2-3 mm, 2,5-4 mm, 4-6 mm, ecc.
Applicazione dell’allumina rinforzata con zirconia:
- Abrasivi: Grazie alla sua elevata durezza, elevata resistenza e buona resistenza all’usura, la ZTA è ampiamente utilizzata come abrasivo in vari processi di levigatura e lucidatura. Ad esempio, nella produzione di materiali elettronici, ceramiche, rivestimenti e altri settori. Inoltre, le sfere di macinazione ZTA possono macinare i materiali in modo efficiente, riducendone l’inquinamento.
- Utensili da taglio: gli utensili da taglio in allumina temprata allo zirconio offrono buone prestazioni di taglio e una lunga durata. Nella lavorazione dei metalli, del legno e in altri settori, gli utensili ZTA consentono di ottenere tagli di alta precisione e di resistere a elevate pressioni di taglio e usura.
- Componenti resistenti all’usura: nel campo dell’ingegneria meccanica, la ZTA può essere utilizzata per produrre vari componenti resistenti all’usura, come giranti di pompe, guarnizioni di valvole, cuscinetti, ecc. Questi componenti devono resistere all’attrito e all’usura durante il funzionamento. Inoltre, le eccellenti prestazioni della ZTA possono garantire il funzionamento stabile a lungo termine dei componenti.
- Campo biomedico: i materiali ZTA presentano un’ottima biocompatibilità e possono essere utilizzati per la produzione di prodotti biomedici come articolazioni artificiali e impianti dentali. La loro elevata resistenza e tenacità soddisfano i requisiti meccanici nell’ambiente fisiologico del corpo umano e offrono ai pazienti opzioni terapeutiche affidabili.
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