آلومینای چقرمه شده با زیرکونیا (ZTA) یک کامپوزیت سرامیکی با کارایی بالا است که سختی و مقاومت سایشی آلومینا (Al₂O₃) را با چقرمگی شکست زیرکونیا (ZrO₂) ترکیب می‌کند. این ترکیب منجر به ماده‌ای با خواص مکانیکی برتر می‌شود که آن را برای کاربردهای دشوار در صنایع مختلف مناسب می‌سازد. در زیر جزئیات کلیدی در مورد ZTA و کاربردهای آن آمده است:
۱. ترکیب و خواص
-
آلومینا (Al₂O₃) : سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و پایداری حرارتی را فراهم می‌کند.
-
زیرکونیا (ZrO₂) : با تحمل تغییر فاز ناشی از تنش ، که انرژی را جذب کرده و از انتشار ترک جلوگیری می‌کند، چقرمگی را افزایش می‌دهد.
-
ترکیب معمول : 10-20٪ ZrO₂ در یک ماتریس Al₂O₃.
خواص کلیدی:
-
چقرمگی شکست بالا (در مقایسه با آلومینای خالص)
-
مقاومت عالی در برابر سایش
-
پایداری حرارتی و شیمیایی خوب
-
استحکام و سختی بالا
۲. کاربردهای آلومینای چقرمه شده با زیرکونیا (ZTA)
الف. پزشکی و دندانپزشکی
-
ایمپلنت‌های ارتوپدی (مثلاً مفاصل ران و زانو) – به دلیل زیست‌سازگاری و مقاومت در برابر سایش.
-
ایمپلنت‌ها و روکش‌های دندانی – در مقایسه با زیرکونیای خالص یا آلومینا، استحکام و زیبایی بهبود یافته‌ای دارند.
ب. قطعات سایشی صنعتی
-
ابزار و اینسرت‌های برشی – افزایش چقرمگی برای کاربردهای ماشینکاری
-
قالب‌های کشش سیم – در برابر سایش مقاوم هستند.
-
آب‌بندها و یاتاقان‌های پمپ – در برابر محیط‌های سخت مقاومت می‌کنند.
ج. دفاع و زره
-
زره بالستیک (زره بدن، محافظ خودرو) – مقاومت در برابر ضربه بهبود یافته به دلیل جذب انرژی از تبدیل فاز زیرکونیا.
د. الکترونیک و مهندسی
-
قطعات نیمه‌هادی – مورد استفاده در محیط‌های با سایش بالا.
-
قطعات مهندسی دقیق – جایی که پایداری ابعادی بسیار مهم است.
ه. خودرو
-
نشیمنگاه و راهنمای سوپاپ‌ها – در محیط‌های موتور با دمای بالا در برابر سایش مقاومت می‌کند.
-
قطعات حسگر – برای محیط‌های اگزوز خشن.
۳. مزایا نسبت به آلومینا یا زیرکونیای خالص
-
چقرمگی بالاتر از آلومینای خالص (شکنندگی کمتر).
-
مقاومت سایشی بهتری نسبت به زیرکونیای خالص دارد.
-
در مقایسه با زیرکونیای کاملاً تثبیت‌شده، مقرون‌به‌صرفه است .
