Zirkonia keramiek vormen een groot deel van de wereldwijde vraag naar zirkonium. Natuurlijk verkregen zirkonium of Baddeleyiet (ZrO2) wordt gebruikt om technisch zirkonia te maken. Omdat structurele stabiliteit de fundamentele prioriteit is in de moderne wetenschap, is de informatie over de breuktaaiheid van zirkonia bepaalt of het materiaal geschikt is voor een specifieke toepassing.
Mechanische eigenschappen van materialen
De levensduur van een materiaal, de mate waarin het vervormt, bestand is tegen falen en uiteindelijk faalt, wordt gemeten aan de hand van materiaaleigenschappen. Ductiliteit is een materiaaleigenschap waardoor het een grote hoeveelheid plastische vervorming kan ondergaan voordat het bezwijkt. Taaiheid staat voor de sterkte van het materiaal en ook voor de mate van ductiliteit. De maximale weerstand van het materiaal tegen elke toegepaste spanning is treksterkte. Metaalmoeheid is de fase voorafgaand aan een breuk, waarbij het metaal zwak wordt door herhaaldelijk aangebrachte belastingen.
Breuk is de laatste fase van een materiaal waarin het bezwijkt onder de uitgeoefende spanning. De klassieke studie over dit onderwerp is altijd Griffiths breuktheorie geweest, ontwikkeld tijdens de Tweede Wereldoorlog. Deze studie behandelt de wetenschap van energiebesparing gedurende de levensduur van het materiaal.
Breuksterkte, spanning en energie
Voordat je het weet BreuktaaiheidHet is belangrijk om te begrijpen Breuksterkte. Breuksterkte Geeft een idee van de sterkte van een materiaal. Breuksterkte is een functie van de atomaire of interatomaire binding in materialen, uitgedrukt in drukeenheden.
De spanning die met vervorming gepaard gaat is breukspanning en breukenergie is de energie die door een materiaal wordt geabsorbeerd tijdens het scheuren. Breukmechanica beschrijft twee belangrijke ideeën over energie. Breukenergie, die de veerkracht van het materiaal aangeeft, en breukenergie. energievrijgavesnelheid, de drijvende kracht die helpt bij de voortplanting van scheuren. Beide energieën hebben een analoge relatie.
Wat is breuktaaiheid?
Omdat het volledig vermijden van productiefouten hypothetisch is, is het belangrijk om te weten breuktaaiheid helpt bij het beoordelen van het gedrag van het materiaal. De breuktaaiheidseenheid wordt gegeven als Megapascal maal meter in het kwadraat (MPam2) en wordt over het algemeen berekend als eenheidsmacht maal oppervlakte.
Breuktaaiheidsvergelijking
Breuktaaiheid staat ook bekend als de Kritische stressintensiteitsfactor . Kennis van de kritische stressintensiteitsfactor Het is cruciaal om de spanningswaarde te kennen waarbij een materiaal breekt als er een holte aanwezig is. De formule voor breuktaaiheid om de kritische stressintensiteitsfactor is:
Waren,
is breuktaaiheid
is de geometrische factor
is de toegepaste spanning
is de scheurlengte
Meer dan een wiskundige uitdrukkingDit helpt de wetenschapper om het gedrag van een materiaal onder druk te voorspellen.
Hoe breuktaaiheid te meten
Er zijn verschillende manieren om te meten breuktaaiheidDe meest gebruikte test onder alle is de Charpy V-kerftest Methode waarbij een monster met een V- of U-inkeping aan een impact wordt onderworpen.
Breuktaaiheid van keramiek
Technische materialen zijn concurrerend gemaakt op het gebied van Breuktaaiheid met de ontwikkeling van wetenschap en technologie. Laten we de breuktaaiheidsfactor van verschillende keramische materialen vergelijken. Kritische stressintensiteitsfactor De KIC (Kalender Induced Injury) van fijn keramiek is doorgaans laag. Met andere woorden, een gebarsten fijn keramiek is gevoeliger voor breuk onder invloed van spanning. Gezien de tekortkomingen zijn geavanceerde keramieksoorten een beter alternatief gebleken met superieure eigenschappen. Breuktaaiheid waarden.
Vergelijking van de breuktaaiheid van zirkoniumoxide en andere keramiek
Breuktaaiheid van aluminiumoxide: De breuktaaiheid van aluminiumoxide varieert van 3,3 tot 4,5 MPam1/2Afhankelijk van de korrelgrootte en de sintering kunnen de waarden over het algemeen afwijken. Zo is het dichtgesinterde aluminiumoxide relatief broser dan de andere soorten.
Breuktaaiheid van glas: De eigenschappen van glas variëren afhankelijk van het type en de dikte van het glasmateriaal. De breuktaaiheid van glas kan variëren van 0,6 tot 0,8. MPam1/2.
Breuktaaiheid van zirkonia: Zirkonia biedt extreme duurzaamheid en slijtvastheid. Zo wordt een keramisch zirkoniames, gemaakt door middel van solid-state sintering, momenteel gebruikt als alternatief voor stalen messen. De breuktaaiheid van zirkonia hangt af van factoren zoals korrelgrootte, yttriumoxidegehalte, en de bedrijfsparameters voor sinteren en na-sinteren. De aangegeven breuktaaiheid van zirkonia ligt rond de 17 MPam1/2.
Toepassingen van zirkoniumkeramiek
Zirkonia-producten vinden hun weg in een verscheidenheid aan technische toepassingen dankzij hun ongeëvenaarde breuktaaiheid en andere superieure eigenschappen.
Zirkonia in de tandheelkunde
Zirkonia wordt in de tandheelkunde voor verschillende toepassingen gebruikt, zoals implantaten, kronen en andere orthodontische materialen.
Zirkonia keramische kroon: Het wordt over het algemeen gebruikt voor het behoud van tanden bij cosmetische tandheelkundige behandelingen. Zirkonia tandheelkunde Kronen hebben een hogere breukweerstand, zelfs bij een dikte van 0,5 mm. Dit is relatief hoger dan de maximale bijtkrachtwaarde van 1000. Zirkonia keramische kroon heeft voordelen zoals vlekbestendigheid, biocompatibiliteit, tandbehoud zonder metaal en tal van andere voordelen. Echter, Problemen met zirkoniakronen omvatten directe slijtage van de tanden, breuk, gevoeligheid van de patiënt en minimale doorschijnendheid.
Afbeelding die laat zien Zirkonia kroon voor en na
Zirkonia versus porseleinen brug
Zirkonia bruggen hebben een langere levensduur, ongeveer 20 jaar, dan porseleinen bruggen. Zirkonia bruggen zijn over het algemeen aantrekkelijker vanwege hun doorschijnende uiterlijk. Zirkonia is sterker en heeft minder last van afbrokkeling en slijping in vergelijking met porseleinen bruggen.
Yttrium gestabiliseerd zirkonia
Yttrium-gestabiliseerd zirkonia wordt gemaakt wanneer Yttrium III-oxide (Y2O3) wordt gebruikt om de kubische kristalstructuur van keramiek te stabiliseren. Yttrium gestabiliseerd zirkonia (YSZ) biedt talloze eigenschappen, zoals superieure mechanische sterkte en uitstekende optische en ionische eigenschappen. Het wordt ook gebruikt voor de productie van Zirkonia platen die temperaturen van 2000 graden of hoger aankan. Met 8 mol% yttriumoxide, gepolijst zirkonia platen zijn chemisch inert en slijtvast.
Zirkonia diamanten
Zirkonia is kosteneffectief en een beter alternatief voor echte diamant. Hoewel diamant over het algemeen dieper schittert, vormen zirkonia diamanten niettemin een beter alternatief voor sieraden.
Conclusie
Zirkonia keramiek zijn hoogwaardige geavanceerde keramiek met superieure breukweerstand of breuktaaiheidZe blijven dominant in de industrie dankzij hun ongeëvenaarde thermofysische eigenschappen en hoge duurzaamheid. Dankzij de hoge slagvastheid kunnen ze succesvol worden ingezet in slijtvaste en hogetemperatuurtechnische omgevingen.