Ceramika cyrkonowa stanowią znaczną część światowego popytu na cyrkon. Cyrkon pozyskiwany naturalnie lub Zły deleyit (ZrO2) jest używany do produkcji cyrkonii inżynieryjnej. Ponieważ stabilność strukturalna jest podstawowym kryterium w nowoczesnej nauce, informacje na temat wytrzymałość na pękanie cyrkonii decyduje o przydatności materiału do konkretnego zastosowania.
Właściwości mechaniczne materiałów
Żywotność materiału, jego odkształcanie, odporność na uszkodzenia i ewentualne uszkodzenia można oceniać na podstawie właściwości materiału. Plastyczność jest to właściwość materiału, która sprawia, że może on ulec znacznemu odkształceniu plastycznemu przed zniszczeniem. Wytrzymałość oznacza wytrzymałość materiału, a także stopień ciągliwości. Maksymalna odporność materiału na wszelkie naprężenia to wytrzymałość na rozciąganie. Zmęczenie metalu jest fazą poprzedzającą pęknięcie, w której metal staje się słaby z powodu powtarzających się obciążeń.
Pęknięcie jest ostatnią fazą materiału, gdy ulega on naprężeniom. Klasycznym badaniem na ten temat jest teoria pęknięć Griffitha opracowana podczas wojny światowej. Badanie to mówi o nauce zachowania energii w trakcie życia materiału.
Wytrzymałość na pękanie, naprężenie i energia
Zanim się dowiedziałem Wytrzymałość na pękanie, ważne jest, aby zrozumieć Wytrzymałość na pękanie. Wytrzymałość na pękanie daje pojęcie o tym, jaką wytrzymałość posiada materiał. Wytrzymałość na pękanie jest funkcją wiązań atomowych lub międzyatomowych w materiałach, wyrażoną w jednostkach ciśnienia.
Naprężenie związane z odkształceniem to naprężenie pękania i energia pękania jest to energia pochłaniana przez materiał podczas pękania. Mechanika pękania przedstawia dwie główne idee dotyczące energii. Energia pękania, wskazująca na odporność materiału i energia pękania szybkość uwalniania energii, siła napędowa, która pomaga w rozprzestrzenianiu się pęknięć. Obie energie mają analogiczne relacje.
Czym jest wytrzymałość na pękanie?
Ponieważ całkowite uniknięcie wad produkcyjnych jest hipotetyczne, wiedza wytrzymałość na pękanie pomaga w ocenie zachowania materiału. Jednostka wytrzymałości na pękanie jest podawany jako megapaskale razy metr kwadratowy (MPam2) i jest zazwyczaj obliczana jako jednostka siły razy powierzchnia.
Równanie wytrzymałości na pękanie
Wytrzymałość na pękanie jest również znany jako Krytyczny współczynnik intensywności stresu . Wiedząc krytyczny współczynnik intensywności stresu kluczowe jest poznanie wartości naprężenia, przy której materiał pęka, jeśli istnieje pusta przestrzeń. Wzór na wytrzymałość na pękanie do obliczenia krytyczny współczynnik intensywności stresu Jest:
Był,
jest to wytrzymałość na pękanie
jest czynnikiem geometrycznym
czy naprężenie jest stosowane
jest długością pęknięcia
Więcej niż bycie wyrażenie matematyczne, pomaga naukowcom przewidzieć zachowanie się materiału pod wpływem ciśnienia.
Jak zmierzyć odporność na pękanie
Istnieje kilka sposobów pomiaru wytrzymałość na pękanie.Najczęściej używany test wśród wszystkich jest to próba Charpy'ego V metoda, w której próbka z nacięciem w kształcie litery V lub U jest poddawana uderzeniu.
Wytrzymałość ceramiki na pękanie
Materiały inżynieryjne stały się konkurencyjne pod względem Wytrzymałość na pękanie z rozwojem nauki i technologii. Porównajmy współczynnik odporności na pękanie różnych materiałów ceramicznych. Współczynnik intensywności krytycznego stresu (KIC) ceramiki szlachetnej jest zazwyczaj niska. Innymi słowy, ceramika szlachetna z pęknięciami jest bardziej podatna na uszkodzenia pod wpływem naprężeń. Biorąc pod uwagę niedociągnięcia, zaawansowana ceramika została uznana za lepszą alternatywę z lepszymi Wytrzymałość na pękanie wartości.
Porównanie odporności na pękanie cyrkonii i innych materiałów ceramicznych
Wytrzymałość na pękanie tlenku glinu: Wytrzymałość na pękanie tlenku glinu zakres od 3,3 do 4,5 MPam1/2. W zależności od wielkości ziarna i spiekania, wartości te będą miały zazwyczaj odchylenia. Na przykład gęsto spiekany tlenek glinu jest stosunkowo kruchy niż inne odpowiedniki.
Wytrzymałość szkła na pękanie: Właściwości szkła różnią się w zależności od rodzaju i grubości materiału szklanego. Wytrzymałość szkła na pękanie wynosi od 0,6 do 0,8. MPam1/2.
Wytrzymałość na pękanie cyrkonii: Cyrkonia oferuje ekstremalną trwałość i odporność na zużycie. Na przykład nóż ceramiczny z cyrkonii, który jest wykonany ze spiekania w stanie stałym, jest obecnie używany jako alternatywa dla noży stalowych. Wytrzymałość na pękanie cyrkonii zależy od takich czynników, jak wielkość ziarna, zawartość ytru, parametry operacyjne spiekania i po spiekaniu. Wytrzymałość na pękanie cyrkonii, jak wskazano, wynosi około 17 MPam1/2.
Zastosowania ceramiki cyrkonowej
Produkty z cyrkonii znajdują zastosowanie w wielu zastosowaniach inżynieryjnych ze względu na swoją niezrównaną wytrzymałość na pękanie i inne wyjątkowe właściwości.
Cyrkonia w stomatologii
Tlenek cyrkonu jest wykorzystywany w stomatologii do produkcji implantów, koron i innych materiałów ortodontycznych.
Korona ceramiczna cyrkonowa: Jest on powszechnie stosowany w celu zachowania zębów podczas zabiegów stomatologii estetycznej. Cyrkonia stomatologiczna korony mają wyższą odporność na pękanie nawet przy grubości 0,5 mm. Jest to wartość relatywnie wyższa niż maksymalna wartość siły gryzienia wynosząca 1000. Korona ceramiczna cyrkonowa ma zalety takie jak odporność na plamy, biokompatybilność, zachowanie zębów bez metalu i wiele innych korzyści. Jednakże, Problemy z koroną cyrkonową obejmują natychmiastowe starcie zębów, pęknięcia, nadwrażliwość pacjenta i minimalną przezroczystość.
Zdjęcie pokazujące Korona cyrkonowa przed i po
Most cyrkonowy kontra most porcelanowy
Most cyrkonowy ma dłuższą żywotność, około 20 lat, niż most porcelanowy. Z wyglądu mosty cyrkonowe są ogólnie bardziej atrakcyjne ze względu na ich półprzezroczysty wygląd. Cyrkonia jest mocniejsza i ma mniej problemów z odpryskiwaniem i szlifowaniem w porównaniu do mostów porcelanowych.
Cyrkonia stabilizowana itrem
Cyrkonia stabilizowana itrem jest zrobiony kiedy Tlenek itru III (Y2O3) jest stosowany do stabilizacji krystalicznej struktury sześciennej ceramiki. Cyrkonia stabilizowana itrem (YSZ) oferuje liczne właściwości, takie jak doskonała wytrzymałość mechaniczna i doskonałe właściwości optyczne i jonowe. Jest również stosowany do produkcji Płytki cyrkonowe który może wytrzymać temperatury 2000 stopni lub wyższe. Z 8 mol% Yttria, polerowany płytki cyrkonowe są chemicznie obojętne i odporne na ścieranie.
Diamenty cyrkonii
Diament cyrkonowy jest opłacalny i stanowi lepszą alternatywę dla prawdziwego diamentu. Chociaż diament ma tendencję do bardziej intensywnego lśnienia, diamenty cyrkonowe nie są mniej alternatywą dla lepszego materiału jubilerskiego.
Wniosek
Ceramika cyrkonowa są to zaawansowane materiały ceramiczne najwyższej jakości o doskonałej odporności na pękanie lub wytrzymałość na pękanie. Nadal dominują w branży ze względu na swoje niezrównane właściwości termofizyczne i wysoką trwałość. Ponieważ oferowana odporność na uderzenia jest wysoka, można je z powodzeniem stosować w scenariuszach inżynieryjnych wymagających dużej wytrzymałości i wysokiej temperatury.