Por que cerâmica composta? Qual a diferença entre alumina temperada com zircônia e zircônia temperada com alumina?

A cerâmica composta tem premiada o regime da ciência dos materiais com avanços impressionantes. Alumina temperada com zircônia e zircônia temperada com alumina são dois compósitos cerâmicos que oferecem a qualidade da zircônia e da alumina. O artigo abaixo lista todas as principais diferenças entre Alumina temperada com zircônia e zircônia temperada com alumina como cerâmica.

Zircônia e Óxido de Alumínio: Uma Visão Geral

Alumina e Zircônia são as duas cerâmicas mais comuns utilizadas na engenharia. A alumina é conhecida por sua boa condutividade térmica e excelente dureza. A zircônia é conhecida por sua excelente tenacidade e resistência térmica. A tenacidade e a resistência térmica da zircônia oferecem resiliência mecânica obtida em altas temperaturas e tensões mais elevadas.

Propriedades da zircônia e da cerâmica de zircônia (ZrO2)

O óxido de zircônio, também conhecido como zircônia, é geralmente encontrado na forma cristalina branca, conhecida como badeleíta. É uma das cerâmicas mais estudadas e apresenta forma monoclínica. A zircônia também apresenta transição para as formas tetragonal e cúbica em temperaturas operacionais mais elevadas. A zircônia sofre estabilização quando adicionada a diferentes compostos, como a ítria, o que retarda as mudanças de forma.

Os principais usos da zircônia são na fabricação de cerâmicas duras, formando materiais refratários, abrasivos e esmaltes. Também formam elementos dentários devido à sua natureza biocompatível. A zircônia estabilizada é frequentemente usada em sensores de oxigênio e células de combustível. Possui alta condutividade iônica e é empregada com sucesso em eletrocerâmicas.

As propriedades da zircônia cerâmica estão listadas aqui 

Propriedades da cerâmica de alumina e da cerâmica de alumina (Al2O3)

Alumina ou óxido de alumínio também é chamado de alóxido e alundum. O óxido de alumínio é um dos melhores isolantes elétricos, oferecendo maior condutividade térmica. É geralmente insolúvel em água e é comumente encontrado na forma cristalina conhecida como coríndon. Oferece excelente biocompatibilidade e inércia, o que o torna ideal para dispositivos médicos.

A alumina apresenta alta dureza, resistência ao desgaste e resistência a situações de erosão mais branda. Resistência a altas temperaturas, estabilidade térmica e boa condutividade térmica são outros benefícios adicionais do uso. Cerâmica de Alumina. Cerâmica de Alumina é frequentemente adequado para aplicações de alta temperatura, como termopar em reatores ou sistemas de aquecimento.

As propriedades da alumina cerâmica estão listadas aqui:

Zircônia vs Óxido de Alumínio

A tabela abaixo destaca uma comparação entre os dois elementos usados no ZTA e no ATZ.

Alumina temperada com zircônia (Al2O3-ZrO2)

Alumina temperada com zircônia como o nome sugere, é uma combinação de zircônia e alumina. A zircônia é o óxido de zircônio que está presente em 1/5 ou 1/10 no material Alumina temperada com zircônia. Os produtos ZTA são geralmente duráveis e mais resistentes que a alumina e têm um custo menor que o metal zircônia pura.

Alumina de zircônia é basicamente usado em aplicações onde méritos estruturais são esperados, pois conferem estabilidade, dureza e resistência ao desgaste. Alumina de zircônia tem muitas vantagens materiais que incluem uma temperatura de trabalho de 1500 °C. Alumina de zircônia Apresentam maior tenacidade à fratura, excelente resistência à flexão e maior tolerância ao envelhecimento devido aos aspectos hidrotérmicos. São sinterizados e prensados isostaticamente a quente para garantir Alumina de zircônia traz confiabilidade às aplicações às quais são submetidos.

Propriedades da Alumina Temperada com Zircônia

As propriedades de Alumina temperada com zircônia tem uma contribuição significativa para a natureza e funcionalidade do material. A resistência mecânica de Alumina de zircônia é resultado da fase tetragonal metaestável dos grãos formados. A amostra comum de ZTA formada terá uma porcentagem de 10 a 20% de ZrO₂. A porcentagem de ZrO₂ é o fator decisivo na utilização de ZTA em diversas aplicações.

ZTA tem um preço entre Alumina e Zircônia, já que a geometria é considerada entre Alumina e Cerâmica de Zircônia. Daí o custo de Alumina de zircônia é muito menor do que a da zircônia pura e da alumina. A resistência do compósito é aumentada por um processo chamado transformação induzida por tensão para tornar o compósito mais tenaz.

Aplicações da Alumina Temperada com Zircônia

As aplicações de Alumina temperada com zircônia são fornecidos para referência abaixo:

• Roscas, calibres de fios e rolos metálicos para uso industrial

• Matrizes de extrusão feitas de metal

• Material para válvulas e sedes de válvulas para aplicação durável na indústria.

• Usado para fazer bicos resistentes à abrasão

• Usado para fazer elementos de bombeamento que podem ser empregados em aplicações de ultra-alta pressão

• Usado como material de fabricação para válvulas de esfera e assentos na linha de transporte de fluidos abrasivos ou materiais de alto fluxo.

Zircônia temperada com alumina

A zircônia temperada com alumina (ATZ) é um composto cerâmico com dureza, resistência, resistência ao desgaste e à corrosão impecáveis. A ATZ é formada principalmente por prensagem isostática convencional para aumentar a confiabilidade das propriedades mecânicas do material. A zircônia temperada com alumina é geralmente mais tolerante a danos do que a zircônia. Alumina Zircônia geralmente é incluído em um conjunto de compostos conhecidos como compostos AZ.

Propriedades da zircônia temperada com alumina

A zircônia temperada com alumina funciona a uma temperatura operacional de 1500 °C. Possui alta resistência ao desgaste, inércia química e extrema tenacidade à fratura. Oferece maior resistência quando comparada à zircônia pura.

Propriedades da Alumina Zircônia

• Alumina Zircônia é usado em equipamentos de alta pressão, como válvulas e sedes de válvulas

• Alumina Zircônia é usado como rolos e guias de conformação de metal

• Eles são usados em rolamentos de eixo e materiais de buchas.

Alumina temperada com zircônia vs. zircônia temperada com alumina

Alumina de zircônia e zircônia de alumina São cerâmicas compostas de zircônia e alumina. A zircônia confere a propriedade de estabilização parcial em sua fase tetragonal e a alumina confere tenacidade moderada. A combinação de alumina e zircônia ajuda a reter propriedades de maior dureza e boa resistência. Também confere resistência à degradação em baixas temperaturas.

Em Alumina de zircônia Cerâmica, Zircônia constitui a fase de têmpera e a fase de matriz é composta por Alumina. Alumina de zircônia é produzido pela adição de zircônia não estabilizada à alumina para conferir propriedades de maior tenacidade à fratura. Este é o resultado da interação entre a frente de trinca e a segunda fase.  Alumina temperada com zircônia é usado em aplicações como artroplastia devido às suas propriedades aprimoradas.

A zircônia temperada com alumina, por outro lado, possui alumina como fase de têmpera e zircônia na fase matriz. O compósito é geralmente fabricado pela adição de alumina à zircônia para obter um material cerâmico de alta tenacidade. A cerâmica Alumina Zircônia é mais durável que a zircônia pura.

Benefícios da Alumina de Zircônia e da Alumina de Zircônia

A alta resistência e tenacidade à fratura de Alumina Zircônia o que o torna adequado para aplicações como implantes dentários. Também são adequados como implantes ortopédicos devido à sua biocompatibilidade superior.

Alumina Zircônia ou Alumina de zircônia Ambos podem ser preparados em nano ou microescala. A porcentagem de zircônia e alumina é ajustada de acordo com a demanda e a aplicação. O compósito, como Alumina Zircônia ou Alumina de zircônia são mais vantajosas do que a zircônia estabilizada. Elas oferecem uma variedade de propriedades quando comparadas à zircônia parcialmente estabilizada e à zircônia estabilizada com ítrio.

Alumina Zircônia e Alumina de zircônia Resiste à degradação em baixas temperaturas de operação. Também oferecem maior resistência e alta tenacidade à fratura. A resistência à fadiga desses compósitos cerâmicos é muito melhor do que a da zircônia estabilizada ou da zircônia temperada com ítrio.

Conclusão

Zircônia temperada com alumina e Alumina temperada com zircônia são dois dos melhores compósitos cerâmicos, com inúmeros benefícios. A combinação das duas cerâmicas diferentes confere propriedades superiores ao compósito final formado. No entanto, a troca de fases contribuiu para a obtenção de um conjunto diferente de propriedades à cerâmica formada.