Cerâmica de zircônia são exigentes no mundo de hoje. A zircônia em sua forma natural ou Baddeleyita (ZrO2) é geralmente a fonte para obtenção de ZrO2. Para usar a zircônia em aplicações distintas, é crucial aprender sobre suas propriedades de tenacidade à fratura. O artigo oferece uma visão geral sobre tenacidade à fratura de cerâmicas de zircônia.
O que é tenacidade à fratura?
A capacidade de um material cerâmico de resistir à fratura é conhecida como tenacidade à fratura da cerâmica. Geralmente, é descrita em termos de megapascals vezes metro quadrado (MPam²). A tenacidade à fratura também é conhecida como fator de intensidade de tensão crítica. , calculado pela expressão:
é tenacidade à fratura, é o fator geométrico,
é a tensão aplicada e
é o comprimento da fissura
Existem várias maneiras de medir tenacidade à fratura. Um desses amplamente utilizados teste de tenacidade à fratura é Entalhe Charpy V. Este teste mede o impacto em um entalhe do tipo V ou U.
Comparando a tenacidade à fratura da zircônia
Propriedades da zircônia são numerosos. Eles funcionam em uma faixa de temperatura de 1500°C ou mais. A dureza Vickers da zircônia gira em torno de 1350 kg/mm². Também oferece baixa condutividade térmica e boa resistência química.
Outra propriedade importante da zircônia é a tenacidade à fratura, que nos informa sobre o desempenho sob as condições aplicadas. Por exemplo, mesmo o melhor material cerâmico muitas vezes não garante desempenho. Ele está frequentemente sujeito a vazios e defeitos em sua estrutura formados durante a fabricação. Vejamos como a zircônia se diferencia em termos de tenacidade à fratura.
Tenacidade à fratura da alumina:
- Para a alumina, está na faixa de 3,3 a 4,5 MPam1/2. Os valores podem variar dependendo do tamanho do grão do material formado e da sinterização utilizada. O desvio em tenacidade à fratura Os valores também resultarão em desempenho variável do material. Por exemplo, uma alumina densamente sinterizada é comparativamente frágil.
Tenacidade à fratura do vidro:
- Geralmente, a tenacidade à fratura do vidro seria tão baixa quanto 0,6 e tão alta quanto 0,8 MPam1/2. Isso depende do tipo e da espessura do material de vidro.
Tenacidade à fratura da zircônia:
- A zircônia é famosa por sua durabilidade e resistência ao desgaste. A tenacidade à fratura da zircônia tem cerca de 17 anos MPam1/2Existem fatores que afetam o valor da tenacidade e o desempenho da zircônia. Alguns deles são o tamanho do grão, o teor de ítria e os parâmetros operacionais de sinterização e pós-sinterização.
- Por exemplo, Faca de cerâmica de zircônia é atualmente usado como alternativa às facas de aço. São feitos de sinterização em estado sólido, o que os torna duráveis e superiores.
- Dada uma tabela comparativa de tenacidade à fratura de cerâmicas. A zircônia lidera a lista, seguida pelo nitreto de silício.
Aplicação de Zircônia
Produtos de zircônia Encontram espaço em diversas aplicações de engenharia devido à sua incomparável tenacidade à fratura e outras propriedades superiores. Alguns usos importantes são descritos abaixo.
Zircônia em Odontologia
Tipos de Zircônia Na odontologia, abrange desde implantes e coroas até materiais ortodônticos. As coroas de cerâmica de zircônia são parte integrante dos tratamentos estéticos. Zircônia dentária As coroas oferecem maior resistência à fratura, mesmo com espessura de 0,5 mm. Isso excede o valor máximo de força de mordida de 1000.
Coroa de cerâmica de zircônia Oferece a vantagem de não manchar. É biocompatível e ajuda a preservar os dentes sem metal. No entanto, apresenta alguns problemas. Problemas com coroa de zircônia Inclui desgaste imediato e fratura dos dentes. Isso às vezes também causa sensibilidade dentária em pacientes, além de oferecer translucidez mínima.
Foto: Coroa de Zircônia antes e depois fotos de tratamento
Ponte de zircônia vs. porcelana
Ao comparar pontes de zircônia e de porcelana, devemos considerar a estética, a vida útil e a resistência do material. A porcelana é conhecida por sua boa estética, enquanto a ponte de zircônia oferece maior vida útil. Na aparência, as pontes de porcelana são translúcidas e combinam com a cor do dente existente. A zircônia é resistente, com menos problemas de lascamento e desgaste quando comparada às pontes de porcelana.
Produtos de zircônia na indústria
Zircônia estabilizada com ítrio
- A zircônia estabilizada com ítrio (YSZ) Oferece inúmeras propriedades, como resistência mecânica superior. Oferece excelentes propriedades ópticas e iônicas. O YSZ é utilizado na fabricação de placas de zircônia que podem suportar temperaturas de 2000 graus ou mais. Com 8 mol¹TP³T de ítria, as placas de zircônia polida são quimicamente inertes e resistentes à abrasão.
- Zircônia estabilizada com ítrio (YSZ) Também serve como material refratário. Proporciona bom isolamento térmico e suporta calor em temperaturas mais altas.
- YSZ Também é usado na fabricação de células de combustível de óxido sólido. Pode operar a uma temperatura de 800 a 1000 °C e serve como um bom material eletrolítico.
- Eles também formam um revestimento resistente ao desgaste e são usados como ingrediente em cimento faça você mesmo.
Substrato de zircônio
Substratos de zircônia São materiais avançados e rígidos. São utilizados em microeletrônica e eletrônica de potência. Geralmente são fabricados com a mais alta pureza. Os substratos de zircônia são estáveis em torno de 1500 °C e acima.
Os substratos de zircônia oferecem alta resistência à temperatura e são bons isolantes. Por outro lado, as perdas dielétricas são mínimas e o valor da constante dielétrica é baixo. Os substratos de zircônia também oferecem compatibilidade com PCBs e circuitos eletrônicos existentes.
Joias de cerâmica de zircônia
A cerâmica de zircônia dá origem a joias leves e de última geração. Ela reduz o custo dos componentes sem comprometer a elegância. Diamantes de zircônia Por outro lado, são mais econômicos e servem como uma alternativa melhor ao diamante verdadeiro. Embora o diamante tenda a brilhar mais intensamente, os diamantes de zircônia não deixam de ser uma alternativa melhor para joias.
Vantagens de usar joias de zircônia
- As joias de cerâmica de zircônia são econômicas. Elas custam 80% a menos em comparação com o ouro 14 KT.
- A zircônia pode ser usada como um material moderno a longo prazo. Ela sofre menos desgaste
- Possui um valor de dureza em torno de 8,9. São altamente resistentes a riscos por natureza
- As variações de cor da cerâmica de zircônia são inúmeras. Elas também são ecologicamente corretas.
Conclusão
Cerâmica de zircônia são cerâmicas avançadas de alta qualidade com resistência superior à fratura ou tenacidade à fratura. Eles continuam a ser dominantes no setor devido às suas propriedades termofísicas incomparáveis. São ecologicamente corretos e oferecem durabilidade. Como a alta resistência ao impacto oferecida é, podem ser utilizados em cenários de desgaste intenso e altas temperaturas.