Ceramika cyrkonowa są wymagające w dzisiejszym świecie. Cyrkonia w swojej naturalnej postaci lub Zły deleyit (ZrO₂) jest zazwyczaj źródłem ZrO₂. Aby wykorzystać cyrkonię w konkretnym zastosowaniu, kluczowe jest poznanie jej właściwości. odporności na pękanie. Artykuł daje przegląd wytrzymałość na pękanie ceramiki cyrkonowej.
Czym jest wytrzymałość na pękanie?
Zdolność materiału ceramicznego do odporności na pękanie nazywana jest odpornością na pękanie ceramiki. Zazwyczaj opisuje się ją w megapaskalach razy metr kwadratowy (MPam²). Wytrzymałość na pękanie jest również znana jako krytyczny współczynnik intensywności naprężeń. , obliczone za pomocą wyrażenia:
jest wytrzymałością na pękanie, jest czynnikiem geometrycznym,
jest zastosowanym naprężeniem i
jest długością pęknięcia
Istnieje kilka sposobów pomiaru wytrzymałość na pękanie. Jednym z takich powszechnie stosowanych badanie wytrzymałości na pękanie Jest Charpy V karb.Test ten mierzy siłę uderzenia w karb typu V lub U.
Porównanie wytrzymałości na pękanie cyrkonii
Właściwości cyrkonii Jest ich wiele. Pracują w zakresie temperatur od 1500°C i powyżej. Twardość cyrkonu w skali Vickersa wynosi około 1350 kg/mm². Charakteryzuje się on również niską przewodnością cieplną i dobrą odpornością chemiczną.
Kolejną ważną właściwością tlenku cyrkonu jest odporność na pękanie, która informuje nas o jego właściwościach w warunkach użytkowania. Na przykład, nawet najlepszy materiał ceramiczny często nie gwarantuje odpowiedniej wydajności. Często jest on narażony na powstawanie pustych przestrzeni i defektów w strukturze krystalicznej podczas produkcji. Zobaczmy, czym wyróżnia się tlenek cyrkonu pod względem odporności na pękanie.
Wytrzymałość na pękanie tlenku glinu:
- W przypadku tlenku glinu mieści się on w zakresie od 3,3 do 4,5 MPam1/2. Wartości mogą się różnić w zależności od wielkości ziarna formowanego materiału i zastosowanego spiekania. Odchylenie w wytrzymałość na pękanie Wartości te również będą skutkować zróżnicowaną wydajnością materiału. Na przykład gęsto spiekany tlenek glinu jest stosunkowo kruchy.
Wytrzymałość szkła na pękanie:
- Ogólnie rzecz biorąc, wytrzymałość szkła na pękanie wynosi od 0,6 do 0,8 MPam1/2.Zależy to od rodzaju i grubości materiału szklanego.
Wytrzymałość na pękanie cyrkonii:
- Cyrkonia słynie ze swojej trwałości i odporności na zużycie. wytrzymałość na pękanie cyrkonii jest około 17 MPam1/2.Istnieją czynniki wpływające na wytrzymałość, takie jak parametry cyrkonii. Należą do nich między innymi wielkość ziarna, zawartość ytru, parametry spiekania i parametry operacyjne po spiekaniu.
- Na przykład, Nóż ceramiczny z cyrkonii jest obecnie używany jako alternatywa dla noży stalowych. Wykonane są metodą spiekania w stanie stałym, co czyni je trwałymi i lepszymi.
- Podano tabelę porównawczą wytrzymałość na pękanie ceramiki. Na szczycie listy znajduje się cyrkonia, a tuż za nią azotek krzemu.
Zastosowanie cyrkonii
Produkty z cyrkonii Znajdują zastosowanie w wielu zastosowaniach inżynieryjnych ze względu na niezrównaną wytrzymałość na pękanie i inne wyjątkowe właściwości. Poniżej opisano kilka popularnych zastosowań.
Cyrkonia w stomatologii
Rodzaje cyrkonii W stomatologii zakres usług obejmuje implanty, korony i materiały ortodontyczne. Korony cyrkonowe stanowią integralną część zabiegów kosmetycznych. Cyrkonia stomatologiczna Korony oferują wyższą odporność na pęknięcia nawet przy grubości 0,5 mm. Przekracza to maksymalną wartość siły gryzienia wynoszącą 1000.
Korona ceramiczna cyrkonowa Oferuje korzyści w postaci braku przebarwień. Jest biokompatybilny i pomaga chronić zęby bez użycia metalu. Ma jednak pewne wady. Problemy z koroną cyrkonową Obejmuje to natychmiastowe starcie zębów i ich pękanie. Czasami powoduje to również nadwrażliwość zębów u pacjentów i zapewnia minimalną przezierność.
Zdjęcie: Korona cyrkonowa przed i po zdjęcia z zabiegów
Most cyrkonowy kontra most porcelanowy
Porównując mosty cyrkonowe i porcelanowe, należy wziąć pod uwagę estetykę, trwałość i wytrzymałość materiału. Porcelana słynie z wysokiej estetyki, natomiast most cyrkonowy oferuje dłuższą trwałość. Mosty porcelanowe są przezroczyste i dopasowują się do koloru zębów. Cyrkon jest wytrzymały i mniej podatny na odpryskiwanie i ścieranie w porównaniu z mostami porcelanowymi.
Produkty cyrkonowe w przemyśle
Cyrkonia stabilizowana itrem
- Tlenek cyrkonu stabilizowany itrem (YSZ) Oferuje liczne właściwości, takie jak doskonała wytrzymałość mechaniczna. Zapewnia doskonałe właściwości optyczne i jonowe. YSZ jest używany do produkcji płytek cyrkonowych, które wytrzymują temperatury 2000 stopni Celsjusza i wyższe. Dzięki zawartości 8 mol % ytru, polerowane płytki cyrkonowe są chemicznie obojętne i odporne na ścieranie.
- Cyrkonia stabilizowana itrem (YSZ) Służy również jako materiał ogniotrwały. Zapewnia dobrą izolację termiczną i wytrzymuje wysokie temperatury.
- YSZ Jest również wykorzystywany do produkcji ogniw paliwowych ze stałym tlenkiem. Może pracować w temperaturze 800–1000°C i stanowi dobry materiał elektrolityczny.
- Tworzą również powłokę odporną na zużycie i są stosowane jako składnik cementu do samodzielnego montażu.
Podłoże cyrkonowe
Podłoża cyrkonowe To zaawansowane, sztywne materiały. Są stosowane w mikroelektronice i elektronice mocy. Często są wytwarzane z najwyższą czystością. Podłoża cyrkonowe są stabilne w temperaturach około 1500°C i wyższych.
Podłoża cyrkonowe charakteryzują się wysoką odpornością na temperaturę i są dobrymi izolatorami. Z drugiej strony, straty dielektryczne są minimalne, a wartość stałej dielektrycznej jest stosunkowo niska. Podłoża cyrkonowe zapewniają również kompatybilność z istniejącymi płytkami PCB i układami elektronicznymi.
Biżuteria ceramiczna z cyrkonii
Ceramika cyrkonowa pozwala na tworzenie najnowocześniejszej i lekkiej biżuterii. Pozwala to obniżyć koszty komponentów bez uszczerbku dla elegancji. Diamenty cyrkonii Z drugiej strony są one ekonomiczne i stanowią lepszą alternatywę dla prawdziwego diamentu. Chociaż diamenty mają tendencję do intensywniejszego połysku, cyrkonie stanowią równie dobrą alternatywę dla lepszego materiału jubilerskiego.
Zalety stosowania biżuterii cyrkonowej
- Biżuteria z ceramiki cyrkonowej jest ekonomiczna. Jest o 80% tańsza w porównaniu do złota próby 14 kt.
- Cyrkonia może być noszona jako modny materiał na lata. Jest mniej podatna na zużycie i uszkodzenia.
- Jego twardość wynosi około 8,9. Z natury jest bardzo odporny na zarysowania.
- Warianty kolorystyczne ceramiki cyrkonowej są liczne. Są one również przyjazne dla środowiska.
Wniosek
Ceramika cyrkonowa są to zaawansowane materiały ceramiczne najwyższej jakości o doskonałej odporności na pękanie lub wytrzymałość na pękanie. Nadal dominują w branży dzięki swoim niezrównanym właściwościom termofizycznym. Są przyjazne dla środowiska i zapewniają trwałość. Ze względu na wysoką odporność na uderzenia, mogą być stosowane w trudnych warunkach i w wysokich temperaturach.