Pourquoi la céramique composite ? Quelle est la différence entre l'alumine renforcée à la zircone et la zircone renforcée à l'alumine ?

La céramique composite a récompensé le régime de la science des matériaux avec des avancées écrasantes. Alumine durcie à la zircone La zircone renforcée à l'alumine et la zircone durcie à l'alumine sont deux céramiques composites qui offrent les avantages de la zircone et de l'alumine. L'article ci-dessous présente les principales différences entre ces deux matériaux. Alumine renforcée à la zircone et de la zircone renforcée à l'alumine comme céramique.

Zircone et oxyde d'aluminium : un aperçu

Alumine et Zircone Ce sont les deux céramiques les plus couramment utilisées en ingénierie. L'alumine est reconnue pour sa bonne conductivité thermique et sa dureté exceptionnelle. La zircone, quant à elle, est réputée pour son excellente ténacité et sa résistance thermique. La ténacité et la résistance thermique de la zircone lui confèrent une résilience mécanique obtenue à haute température et sous fortes contraintes.

Propriétés de la zircone et de la céramique de zircone (ZrO2)

L'oxyde de zirconium, parfois appelé zircone, se présente généralement sous forme cristalline blanche appelée baddeleyite. C'est l'une des céramiques les plus étudiées et sa forme monoclinique est similaire. La zircone présente également une transition vers les formes quadratique et cubique à haute température de fonctionnement. L'ajout de différents composés, comme l'yttrium, permet de stabiliser la zircone, ce qui retarde les changements de forme.

La zircone est principalement utilisée dans la fabrication de céramiques dures, car elle constitue des matériaux réfractaires, des abrasifs et des émaux. Grâce à sa biocompatibilité, elle est également utilisée dans la fabrication d'éléments dentaires. La zircone stabilisée est souvent utilisée dans les capteurs d'oxygène et les piles à combustible. Sa conductivité ionique élevée lui permet d'être utilisée avec succès dans les électrocéramiques.

Les propriétés de la zircone céramique sont répertoriées ici 

Céramique d'alumine et propriétés de la céramique d'alumine (Al2O3)

L'alumine, ou oxyde d'aluminium, est également appelée aloxyde et alundum. L'oxyde d'aluminium est l'un des meilleurs isolants électriques, offrant une conductivité thermique élevée. Il est généralement insoluble dans l'eau et se trouve couramment sous forme cristalline, appelée corindon. Il offre une excellente biocompatibilité et une excellente inertie, ce qui le rend idéal pour les dispositifs médicaux.

L'alumine présente une dureté élevée, une résistance à l'usure et une faible érosion. Sa résistance aux températures élevées, sa stabilité thermique et sa bonne conductivité thermique constituent d'autres avantages. Céramique d'alumine. Céramique d'alumine est souvent adapté aux applications à haute température telles que les thermocouples dans les réacteurs ou les systèmes de chauffage.

Les propriétés de la céramique Alumine sont listées ici :

Zircone vs oxyde d'aluminium

Le tableau ci-dessous met en évidence une comparaison entre les deux éléments utilisés dans ZTA et ATZ.

Alumine renforcée à la zircone (Al2O3-ZrO2)

Alumine durcie à la zircone Comme son nom l'indique, il s'agit d'une combinaison de zircone et d'alumine. La zircone est l'oxyde de zircon présent à hauteur de 1/5 ou 1/10 du matériau. Alumine renforcée à la zirconeLes produits ZTA sont généralement durables et plus résistants que l'alumine et entraînent un coût inférieur à celui du métal zircone pur.

Zircone Alumine est essentiellement utilisé dans les applications où des mérites structurels sont attendus car ils confèrent stabilité, dureté et résistance à l'usure. Zircone Alumine présente de nombreux avantages matériels, notamment une température de travail de 1 500 °C. Zircone Alumine Ils présentent une ténacité à la rupture supérieure, une excellente résistance à la flexion et une tolérance accrue au vieillissement grâce à leurs propriétés hydrothermales. Ils sont frittés et pressés isostatiquement à chaud pour garantir Zircone Alumine apporte de la fiabilité aux applications auxquelles elles sont soumises.

Propriétés de l'alumine renforcée à la zircone

Les propriétés de Alumine durcie à la zircone contribue de manière significative à la nature et à la fonctionnalité du matériau. La résistance mécanique Zircone Alumine Il résulte de la phase tétragonale métastable des grains formés. L'échantillon courant de ZTA formé contient entre 10 et 20 % de ZrO₂. Ce pourcentage est déterminant pour l'utilisation du ZTA dans diverses applications.

ZTA Son prix se situe entre celui de l'alumine et celui de la zircone, car sa géométrie est considérée comme intermédiaire. D'où le coût de Zircone Alumine est bien inférieure à celle de la zircone pure et de l'alumine. La résistance du composite est renforcée par un processus appelé « transformation sous contrainte » pour le durcir.

Applications de l'alumine renforcée à la zircone

Les applications de Alumine renforcée à la zircone sont donnés à titre de référence ci-dessous :

• Filetages, calibres de fil et rouleaux métalliques à usage industriel

• Filières d'extrusion en métal

• Matériau pour soupapes et sièges de soupapes pour une application durable dans l'industrie.

• Utilisé pour fabriquer des buses résistantes à l'abrasion

• Utilisé pour fabriquer des éléments de pompage pouvant être utilisés dans des applications à ultra-haute pression

• Utilisé comme matériau de fabrication pour les vannes à boisseau sphérique et les sièges dans la ligne transportant des fluides abrasifs ou des matériaux à haut débit.

Zircone renforcée à l'alumine

La zircone renforcée à l'alumine (ATZ) est un composite céramique offrant une dureté, une solidité, une résistance à l'usure et à la corrosion irréprochables. Elle est principalement formée par pressage isostatique conventionnel afin d'accroître la fiabilité de ses propriétés mécaniques. La zircone renforcée à l'alumine est généralement plus résistante aux dommages que la zircone. Alumine Zircone est généralement inclus dans un ensemble de composites appelés composites AZ.

Propriétés de la zircone renforcée à l'alumine

La zircone renforcée à l'alumine fonctionne à une température de fonctionnement de 1 500 °C. Elle présente une résistance élevée à l'usure, une inertie chimique et une résistance extrême à la rupture. Sa résistance est supérieure à celle de la zircone pure.

Propriétés de l'alumine zircone

• Alumine Zircone est utilisé dans les équipements à haute pression tels que les vannes et les sièges de vannes

• Alumine Zircone est utilisé comme rouleaux et guides de formage des métaux

• Ils sont utilisés dans les roulements d'arbre et les matériaux de bague.

Alumine renforcée à la zircone vs. Zircone renforcée à l'alumine

Zircone Alumine et Alumine zircone Les céramiques composites sont composées de zircone et d'alumine. La zircone confère une stabilisation partielle en phase quadratique, tandis que l'alumine lui confère une ténacité modérée. L'association alumine-zircone permet de conserver une dureté élevée et une bonne résistance. Elle confère également une résistance à la dégradation à basse température.

Dans Zircone Alumine La céramique, la zircone, la phase de durcissement et la phase de matrice sont constituées d'alumine. Zircone Alumine Il est obtenu en ajoutant de la zircone non stabilisée à l'alumine pour lui conférer une meilleure résistance à la rupture. Ceci résulte de l'interaction entre le front de fissure et la seconde phase.  Alumine renforcée à la zircone est utilisé dans des applications telles que l'arthroplastie en raison de ses propriétés améliorées.

La zircone renforcée à l'alumine, quant à elle, contient de l'alumine comme phase de durcissement et de la zircone comme matrice. Le composite est généralement fabriqué en ajoutant de l'alumine à de la zircone pour obtenir une céramique à haute ténacité. La céramique Alumine Zircone est plus durable que celui de la zircone pure.

Avantages de la zircone alumine et de l'alumine zircone

La résistance élevée et la ténacité à la rupture de Alumine Zircone Ils sont adaptés à des applications telles que les implants dentaires. Leur biocompatibilité supérieure en fait également des implants orthopédiques.

Alumine Zircone ou Zircone Alumine Les deux peuvent être préparés à l'échelle nanométrique ou micrométrique. Le pourcentage de zircone et d'alumine est ajusté en fonction de la demande et de l'application. Le composite, tel que Alumine Zircone ou Zircone Alumine sont plus avantageuses que la zircone stabilisée. Elles offrent des propriétés variées par rapport à la zircone partiellement stabilisée et à la zircone stabilisée à l'yttrium.

Alumine Zircone et Zircone Alumine Ils résistent à la dégradation à basse température de fonctionnement. Ils offrent également une résistance mécanique et une ténacité à la rupture supérieures. La résistance à la fatigue de ces composites céramiques est bien supérieure à celle de la zircone stabilisée ou de la zircone renforcée à l'yttrium.

En résumé

Zircone renforcée à l'alumine et Alumine renforcée à la zircone Les céramiques composites sont deux des meilleures céramiques composites, offrant de nombreux avantages. Leur combinaison confère des propriétés supérieures au composite final. Cependant, l'inversion des phases a permis d'obtenir des propriétés différentes.