Cerámica de zirconio son exigentes en el mundo actual. Zirconia en su forma natural o Baddeleyita El (ZrO₂) es generalmente la fuente para obtener ZrO₂. Para utilizar la zirconia en distintas aplicaciones, es fundamental conocer sus propiedades. de tenacidad a la fracturaEl artículo ofrece una visión general sobre Tenacidad a la fractura de la cerámica de zirconio.
¿Qué es la tenacidad a la fractura?
La capacidad de un material cerámico para resistir la fractura se conoce como tenacidad a la fractura. Generalmente se describe en términos de megapascales por metro cuadrado (MPam²). La tenacidad a la fractura también se conoce como factor de intensidad de tensión crítica. , calculado por la expresión:
es la tenacidad a la fractura, es el factor geométrico,
es la tensión aplicada y
es la longitud de la grieta
Hay varias formas de medir tenacidad a la fracturaUno de esos ampliamente utilizados prueba de tenacidad a la fractura es Muesca Charpy en VEsta prueba mide el impacto en una muesca tipo V o U.
Comparación de la tenacidad a la fractura de la zirconia
Propiedades de la zirconia Son numerosos. Funcionan en un rango de temperatura de 1500 °C y superior. La dureza Vickers de la zirconia ronda los 1350 kg/mm². Además, ofrece baja conductividad térmica y buena resistencia química.
Otra propiedad importante de la zirconia es su tenacidad a la fractura, que nos indica su rendimiento en las condiciones de aplicación. Por ejemplo, ni siquiera el mejor material cerámico puede garantizar su rendimiento. Suele estar sujeto a los huecos y defectos que se forman en su red durante la fabricación. Veamos cómo la zirconia se distingue por su tenacidad a la fractura.
Tenacidad a la fractura de la alúmina:
- Para la alúmina está en el rango de 3,3 a 4,5. MPam1/2Los valores pueden variar según el tamaño del grano del material formado y la sinterización utilizada. La desviación en tenacidad a la fractura Los valores también variarán el rendimiento del material. Por ejemplo, una alúmina densamente sinterizada es comparativamente frágil.
Tenacidad a la fractura del vidrio:
- Generalmente, la tenacidad a la fractura del vidrio puede ser tan baja como 0,6 y tan alta como 0,8. MPam1/2Esto depende del tipo y grosor del material de vidrio.
Tenacidad a la fractura de la zirconia:
- La zirconia es famosa por su durabilidad y resistencia al desgaste. tenacidad a la fractura de Zirconia Tiene alrededor de 17 años MPam1/2Existen factores que afectan la tenacidad y el rendimiento de la zirconia. Algunos de ellos son el tamaño de grano, el contenido de itria y los parámetros operativos de sinterización y post-sinterización.
- Por ejemplo, Cuchillo de cerámica de zirconio Se utiliza actualmente como alternativa a los cuchillos de acero. Están fabricados con sinterización de estado sólido, lo que los hace duraderos y superiores.
- Se presenta una tabla comparativa de tenacidad a la fractura de la cerámicaLa zirconia encabeza la lista, seguida por el nitruro de silicio.
Aplicación de Zirconia
Productos de zirconia Se utilizan en diversas aplicaciones de ingeniería gracias a su inigualable tenacidad a la fractura y otras propiedades superiores. A continuación se describen algunos usos destacados.
Zirconia en odontología
Tipos de Zirconia En odontología, la gama abarca desde implantes y coronas hasta materiales de ortodoncia. Las coronas de cerámica de zirconio son parte integral de los tratamientos cosméticos. Zirconia dental Las coronas ofrecen mayor resistencia a la fractura incluso con un espesor de 0,5 mm. Esto supera la fuerza de mordida máxima de 1000.
Corona de cerámica de zirconio Ofrece la ventaja de no mancharse. Es biocompatible y ayuda a preservar los dientes sin metal. Sin embargo, presenta ciertos problemas. Problemas con las coronas de zirconio Incluyen desgaste y fractura dentales inmediatos. Esto también puede generar sensibilidad dental en el paciente y ofrece mínima translucidez.
Foto: Corona de Zirconia antes y después fotos del tratamiento
Puente de zirconio vs. puente de porcelana
Al comparar puentes de zirconio y de porcelana, debemos considerar la estética, la vida útil y la resistencia del material. La porcelana es conocida por su buena estética, mientras que los puentes de zirconio ofrecen una mayor vida útil. En apariencia, los puentes de porcelana son translúcidos y combinan con el color de los dientes. El zirconio es resistente y presenta menos problemas de astillado y desgaste que los puentes de porcelana.
Productos de zirconio en la industria
Zirconia estabilizada con itrio
- La zirconia estabilizada con itrio (YSZ) Ofrece numerosas propiedades, como una resistencia mecánica superior. Ofrece excelentes propiedades ópticas e iónicas. El YSZ se utiliza en la fabricación de placas de zirconio que soportan temperaturas de 2000 grados o superiores. Con 8 mol de itria, las placas de zirconio pulidas son químicamente inertes y resistentes a la abrasión.
- Zirconia estabilizada con itrio (YSZ) También sirve como material refractario. Proporciona un buen aislamiento térmico y soporta temperaturas más altas.
- YSZ También se utiliza en la fabricación de pilas de combustible de óxido sólido. Puede funcionar a temperaturas de 800 a 1000 °C y es un buen electrolito.
- También forman un revestimiento resistente al desgaste y se utilizan como ingrediente del cemento casero.
Sustrato de circonio
Sustratos de zirconio Son materiales avanzados y rígidos. Se utilizan en microelectrónica y electrónica de potencia. Suelen fabricarse con la máxima pureza. Los sustratos de zirconio son estables a temperaturas de aproximadamente 1500 °C y superiores.
Los sustratos de zirconio ofrecen resistencia a altas temperaturas y son buenos aislantes. Por otro lado, las pérdidas dieléctricas son mínimas y el valor de la constante dieléctrica es relativamente bajo. Además, son compatibles con las placas de circuito impreso (PCB) y los circuitos electrónicos existentes.
Joyas de cerámica de circonita
La cerámica de zirconio da lugar a joyas ligeras y vanguardistas. Reduce el coste de los componentes sin comprometer la elegancia. diamantes de circonita Por otro lado, son rentables y constituyen una mejor alternativa al diamante real. Si bien el diamante tiende a brillar con mayor intensidad, las circonitas no dejan de ser una alternativa como material de joyería de mayor calidad.
Ventajas de usar joyas de Zirconia
- Las joyas de cerámica con zirconia son económicas. Su precio es 80% menor que el del oro de 14 quilates.
- La zirconia se puede usar como un material de moda a largo plazo. Sufre menos desgaste.
- Tiene una dureza de alrededor de 8,9. Son muy resistentes a los arañazos.
- La cerámica de zirconio presenta numerosas variaciones de color. Además, es respetuosa con el medio ambiente.
Conclusión
Cerámica de zirconio Son cerámicas avanzadas de alta gama con una resistencia superior a la fractura o tenacidad a la fracturaSiguen siendo líderes en la industria gracias a sus inigualables propiedades termofísicas. Son ecológicos y duraderos. Su alta resistencia al impacto permite su uso en entornos de alta temperatura y desgaste.