Céramiques en zircone sont très demandés dans le monde d'aujourd'hui. La zircone, sous sa forme naturelle ou Baddeleyite Le (ZrO₂) est généralement la source de ZrO₂. Pour utiliser la zircone dans des applications spécifiques, il est essentiel de connaître ses propriétés. de la ténacité à la ruptureL'article donne un aperçu sur ténacité à la fracture des céramiques de zircone.
Qu'est-ce que la ténacité à la rupture ?
La capacité d'un matériau céramique à résister à la fracture est appelée ténacité à la fracture. Elle est généralement exprimée en mégapascals multipliés par mètre carré (MPam²). La ténacité à la fracture est également appelée facteur d'intensité de contrainte critique. , calculé par l'expression :
est la ténacité à la rupture, est le facteur géométrique,
est la contrainte appliquée et
est la longueur de la fissure
Il existe plusieurs façons de mesurer ténacité à la rupture. L'un de ces largement utilisés essai de ténacité à la rupture est Entaille Charpy en VCe test mesure l'impact sur une entaille de type V ou U.
Comparaison de la ténacité à la fracture de la zircone
Propriétés de la zircone Ils sont nombreux. Ils fonctionnent à des températures supérieures ou égales à 1 500 °C. La dureté Vickers de la zircone est d'environ 1 350 kg/mm². Elle offre également une faible conductivité thermique et une bonne résistance chimique.
Une autre propriété importante de la zircone est sa ténacité, qui renseigne sur ses performances dans les conditions d'application. Par exemple, même le meilleur matériau céramique ne peut souvent pas garantir ses performances. Il est souvent sujet à des vides et des défauts dans son réseau formés lors de sa fabrication. Voyons en quoi la zircone se distingue en termes de ténacité.
Ténacité à la rupture de l'alumine :
- Pour l'alumine, il est compris entre 3,3 et 4,5 MPam1/2Les valeurs peuvent varier en fonction de la granulométrie du matériau formé et du frittage utilisé. L'écart ténacité à la rupture Ces valeurs entraîneront également des variations de performance du matériau. Par exemple, une alumine fortement frittée est relativement fragile.
Ténacité à la rupture du verre :
- En général, la ténacité à la rupture du verre est comprise entre 0,6 et 0,8. MPam1/2Cela dépend du type et de l’épaisseur du matériau en verre.
Ténacité à la fracture de la zircone :
- La zircone est réputée pour sa durabilité et sa résistance à l'usure. ténacité à la fracture de la zircone est d'environ 17 MPam1/2Plusieurs facteurs influent sur la ténacité et les performances de la zircone, notamment la granulométrie, la teneur en yttria et les paramètres de frittage et de post-frittage.
- Par exemple, Couteau en céramique de zircone Ils sont actuellement utilisés comme alternative aux couteaux en acier. Fabriqués par frittage à l'état solide, ils sont durables et de qualité supérieure.
- Voici un tableau comparatif de ténacité à la rupture des céramiquesLa zircone arrive en tête de liste, suivie du nitrure de silicium.
Application de la zircone
Produits en zircone Ils trouvent leur place dans de nombreuses applications techniques grâce à leur résistance à la rupture inégalée et à d'autres propriétés supérieures. Quelques utilisations importantes sont décrites ci-dessous.
La zircone en dentisterie
Types de zircone En dentisterie, la gamme s'étend des implants aux couronnes en passant par les matériaux orthodontiques. Les couronnes en céramique de zircone font partie intégrante des traitements esthétiques. Zircone dentaire Les couronnes offrent une résistance à la fracture supérieure, même avec une épaisseur de 0,5 mm. Cette valeur dépasse la valeur maximale de la force de morsure de 1 000.
Couronne en céramique de zircone Il offre l'avantage de ne pas tacher. Il est biocompatible et contribue à préserver la dent sans métal. Cependant, il présente certains inconvénients. Problèmes de couronne en zircone Cela peut entraîner une usure dentaire immédiate et des fractures. Cela peut également entraîner une sensibilité dentaire chez les patients et une translucidité minimale.
Photo: Couronne en zircone avant et après photos de traitement
Pont en zircone ou en porcelaine
Lors de la comparaison d'un bridge en zircone et d'un bridge en porcelaine, il est important de prendre en compte l'esthétique, la durée de vie et la résistance du matériau. La porcelaine est réputée pour son esthétique, tandis que le bridge en zircone offre une durée de vie plus longue. Les bridges en porcelaine sont translucides et s'harmonisent avec la couleur des dents existantes. La zircone est résistante et présente moins de problèmes d'écaillage et de grincement que les bridges en porcelaine.
Produits en zircone dans l'industrie
Zircone stabilisée à l'yttrium
- La zircone stabilisée à l'yttrium (YSZ) Il offre de nombreuses propriétés, telles qu'une résistance mécanique supérieure. Il présente d'excellentes propriétés optiques et ioniques. L'YSZ est utilisé dans la fabrication de plaques de zircone pouvant supporter des températures de 2000 degrés Celsius ou plus. Avec 8 mol% d'yttrium, les plaques de zircone polies sont chimiquement inertes et résistantes à l'abrasion.
- Zircone stabilisée à l'yttrium (YSZ) Il sert également de matériau réfractaire. Il offre une bonne isolation thermique et peut supporter la chaleur à des températures élevées.
- YSZ Il est également utilisé dans la fabrication de piles à combustible à oxyde solide. Il peut fonctionner à une température de 800 à 1 000 °C et constitue un bon électrolyte.
- Ils forment également un revêtement résistant à l'usure et constituent un ingrédient du ciment de bricolage.
Substrat en zirconium
Substrats en zircone Les zircones sont des matériaux avancés et rigides. Ils sont utilisés en microélectronique et en électronique de puissance. Ils sont souvent fabriqués avec une pureté optimale. Les substrats en zircone sont stables à environ 1 500 °C et plus.
Les substrats en zircone offrent une résistance élevée aux températures élevées et constituent de bons isolants. En revanche, les pertes diélectriques sont minimes et la constante diélectrique est plus faible. Ils sont également compatibles avec les circuits imprimés et électroniques existants.
Bijoux en céramique de zircone
La céramique de zircone donne naissance à des bijoux légers et avant-gardistes. Elle réduit le coût des composants sans compromettre l'élégance. Diamants en zircone En revanche, ils sont plus économiques et constituent une meilleure alternative au diamant véritable. Bien que le diamant ait tendance à scintiller plus intensément, les diamants en zircone n'en demeurent pas moins une meilleure alternative pour la joaillerie.
Avantages de l'utilisation de bijoux en zircone
- Les bijoux en céramique de zircone sont économiques. Leur prix est inférieur de 80% à celui de l'or 14 carats.
- La zircone peut être portée comme un matériau tendance à long terme. Elle est moins sujette à l'usure.
- Sa dureté est d'environ 8,9. Il est très résistant aux rayures.
- Les variations de couleurs de la céramique zircone sont nombreuses. De plus, elle est respectueuse de l'environnement.
Conclusion
Céramiques en zircone sont des céramiques avancées haut de gamme avec une résistance supérieure à la fracture ou ténacité à la ruptureIls restent dominants dans l'industrie grâce à leurs propriétés thermophysiques incomparables. Respectueux de l'environnement et durables, ils offrent une résistance élevée aux chocs et peuvent être utilisés dans des environnements difficiles et soumis à des températures élevées.