Perché la ceramica composita? Qual è la differenza tra l'allumina rinforzata con zirconia e l'allumina rinforzata con zirconia?

La ceramica composita ha fatto registrare progressi straordinari nel campo della scienza dei materiali. Allumina rinforzata con zirconia e la zirconia rinforzata con allumina sono due ceramiche composite che offrono le qualità della zirconia e dell'allumina. L'articolo riportato di seguito elenca tutte le principali differenze tra Allumina rinforzata con zirconia e zirconia rinforzata con allumina come ceramica.

Zirconia e ossido di alluminio: una panoramica

Allumina E Zirconia Sono le due ceramiche più comunemente utilizzate in ingegneria. L'allumina è nota per la sua buona conduttività termica e per l'eccellente durezza. La zirconia è nota per la sua eccellente tenacità e resistenza termica. La tenacità e la resistenza termica della zirconia offrono resilienza meccanica ottenuta ad alte temperature e sollecitazioni elevate.

Proprietà della zirconia e della ceramica di zirconia (ZrO2)

L'ossido di zirconio, talvolta noto come zirconia, si trova generalmente in forma cristallina bianca, nota come baddeleyite. È una delle ceramiche più studiate e ha una forma monoclina. La zirconia presenta anche una transizione in forma tetragonale e cubica a temperature di esercizio più elevate. La zirconia subisce una stabilizzazione se aggiunta a diversi composti come l'ittrio, rallentando così i cambiamenti di forma.

I principali utilizzi della zirconia sono nella produzione di ceramiche dure, in quanto forma materiali refrattari, abrasivi e smalti. Grazie alla sua natura biocompatibile, viene utilizzata anche per la produzione di elementi dentali. La zirconia stabilizzata è spesso utilizzata nei sensori di ossigeno e nelle celle a combustibile. Presenta un'elevata conduttività ionica ed è impiegata con successo nell'elettroceramica.

Le proprietà della zirconia ceramica sono elencate qui 

Ceramica di allumina e proprietà della ceramica di allumina (Al2O3)

L'allumina o ossido di alluminio è anche chiamata Aloxide e Alundum. L'ossido di alluminio è uno dei migliori isolanti elettrici, offrendo un'elevata conduttività termica. È generalmente insolubile in acqua e si trova comunemente nella forma cristallina nota come corindone. Offre un'eccellente biocompatibilità e inerzia, che lo rendono ideale per i dispositivi medici.

L'allumina presenta elevata durezza, resistenza all'usura e resistenza a situazioni di minore erosione. Resistenza alle alte temperature, stabilità termica e buona conduttività termica sono altri vantaggi aggiuntivi dell'utilizzo Ceramica di allumina. Ceramica di allumina è spesso adatto per applicazioni ad alta temperatura, come termocoppie in reattori o sistemi di riscaldamento.

Le proprietà dell'allumina ceramica sono elencate qui:

Zirconia contro ossido di alluminio

La tabella sottostante evidenzia un confronto tra i due elementi utilizzati in ZTA e ATZ.

Allumina rinforzata con zirconia (Al2O3-ZrO2)

Allumina rinforzata con zirconia Come suggerisce il nome, è una combinazione di zirconia e allumina. La zirconia è l'ossido di zircone presente in 1/5 o 1/10 del materiale. Allumina rinforzata con zirconiaI prodotti ZTA sono generalmente durevoli e più resistenti dell'allumina e hanno un costo inferiore rispetto al metallo di zirconia puro.

Zirconia Allumina viene utilizzato principalmente in applicazioni in cui sono richiesti pregi strutturali, poiché conferisce stabilità, durezza e resistenza all'usura. Zirconia Allumina presenta numerosi vantaggi materiali, tra cui una temperatura di esercizio di 1500 °C. Zirconia Allumina ha una maggiore tenacità alla frattura, un'eccellente resistenza alla flessione e una maggiore tolleranza all'invecchiamento grazie agli aspetti idrotermici. Sono sinterizzati e pressati isostaticamente a caldo per garantire Zirconia Allumina conferisce affidabilità alle applicazioni a cui sono sottoposti.

Proprietà dell'allumina rinforzata con zirconia

Le proprietà di Allumina rinforzata con zirconia ha un contributo significativo alla natura e alla funzionalità del materiale. La resistenza meccanica di Zirconia Allumina è il risultato della fase tetragonale metastabile dei grani che si formano. Il campione comune di ZTA formato avrà una percentuale di ZrO2 del 10-20%. La percentuale di ZrO2 è il fattore decisivo quando si tratta di utilizzare lo ZTA in una varietà di applicazioni.

ZTA ha un prezzo compreso tra l'allumina e la zirconia poiché la geometria è considerata tra l'allumina e la ceramica di zirconia. Da qui il costo di Zirconia Allumina è molto inferiore a quella della zirconia pura e dell'allumina. La resistenza del composito è aumentata da un processo chiamato trasformazione indotta da stress per rinforzare il composito.

Applicazioni dell'allumina rinforzata con zirconia

Le applicazioni di Allumina rinforzata con zirconia sono forniti di seguito come riferimento:

• Fili, calibri per fili e rulli metallici per uso industriale

• Matrici di estrusione realizzate in metallo

• Materiale per valvole e sedi valvole per applicazioni durevoli nel settore industriale.

• Utilizzato per realizzare ugelli resistenti all'abrasione

• Utilizzato per realizzare elementi di pompaggio che possono essere impiegati in applicazioni ad altissima pressione

• Utilizzato come materiale di fabbricazione per valvole a sfera e sedi nelle linee di trasporto di fluidi abrasivi o materiali ad alto flusso.

Zirconia rinforzata con allumina

La zirconia rinforzata con allumina (ATZ) è un composito ceramico con durezza, resistenza, resistenza all'usura e alla corrosione impeccabili. La ATZ viene prodotta principalmente mediante pressatura isostatica convenzionale per aumentare l'affidabilità delle proprietà meccaniche del materiale. La zirconia rinforzata con allumina è generalmente più tollerante ai danni rispetto alla zirconia. Allumina Zirconia è generalmente incluso in un insieme di compositi noti come compositi AZ.

Proprietà della zirconia rinforzata con allumina

La zirconia rinforzata con allumina funziona a una temperatura di esercizio di 1500 °C. Presenta un'elevata resistenza all'usura, inerzia chimica ed estrema tenacità alla frattura. Offre una resistenza maggiore rispetto alla zirconia pura.

Proprietà dell'allumina zirconia

• Allumina Zirconia viene utilizzato in apparecchiature ad alta pressione come valvole e sedi valvola

• Allumina Zirconia viene utilizzato come rulli e guide per la formatura dei metalli

• Vengono utilizzati nei cuscinetti degli alberi e nei materiali delle boccole.

Zirconia rinforzata con allumina vs zirconia rinforzata con allumina

Zirconia Allumina e Allumina Zirconia Sono ceramiche composite composte da zirconia e allumina. La zirconia conferisce la proprietà di stabilizzazione parziale nella sua fase tetragonale, mentre l'allumina conferisce una tenacità moderata. La combinazione di allumina e zirconia contribuisce a mantenere proprietà di maggiore durezza e buona resistenza. Conferisce inoltre resistenza alla degradazione a basse temperature.

In Zirconia Allumina La fase di indurimento è realizzata in ceramica e zirconia, mentre la fase matrice è costituita da allumina. Zirconia Allumina Si ottiene aggiungendo zirconia non stabilizzata all'allumina per conferire proprietà di maggiore tenacità alla frattura. Questo è il risultato dell'interazione tra il fronte di frattura e la seconda fase.  Allumina rinforzata con zirconia viene utilizzato in applicazioni quali l'artroplastica grazie alle sue proprietà migliorate.

La zirconia rinforzata con allumina, invece, ha l'allumina come fase di tenacità e la zirconia nella fase matrice. Il composito viene generalmente prodotto aggiungendo allumina alla zirconia per ottenere un materiale ceramico ad alta tenacità. Allumina Zirconia è più durevole di quello della zirconia pura.

Vantaggi dell'allumina di zirconia e dell'allumina di zirconia

L'elevata resistenza e tenacità alla frattura di Allumina Zirconia lo rende adatto ad applicazioni come gli impianti dentali. Sono adatti anche come impianti ortopedici grazie alla loro superiore biocompatibilità

Allumina Zirconia O Zirconia Allumina Entrambi possono essere preparati in scala nanometrica o micrometrica. La percentuale di zirconia e allumina viene regolata di conseguenza a seconda della domanda e dell'applicazione. Il composito come Allumina Zirconia O Zirconia Allumina Sono più vantaggiose della zirconia stabilizzata. Offrono una varietà di proprietà rispetto alla zirconia parzialmente stabilizzata e alla zirconia stabilizzata con ittrio.

Allumina Zirconia E Zirconia Allumina Resiste alla degradazione a basse temperature di esercizio. Offre inoltre maggiore resistenza e tenacità alla frattura. La resistenza alla fatica di questi compositi ceramici è molto migliore rispetto alla zirconia stabilizzata o alla zirconia rinforzata con ittrio.

Conclusione

Zirconia rinforzata con allumina e Allumina rinforzata con zirconia Sono due tra i migliori compositi ceramici con molti vantaggi. La combinazione di due diverse ceramiche conferisce proprietà superiori al composito finale formato. Tuttavia, l'inversione di fase ha contribuito a conferire diverse proprietà al composito ceramico formato.