متانة لا مثيل لها مع سيراميك الزركونيا

تقدم زركونيا حلول المواد المتقدمة لمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية. بدءًا من أعجوبة مركب ZTA إلى خصائص مادة Ce-TZP الصلبة، ويوفر تنوع تركيبها حلولاً عالية الأداء تغطي مجموعة من احتياجات الصناعة.

يمكن أن تؤثر العديد من العوامل على الأداء الميكانيكي لسيراميك الزركونيا المصنّع بشكل إضافي، بما في ذلك نسبة طين المواد الخام، والمسامية والتكتلات، والاتصال بين الطبقات، والانكماش.

دي كوريماتريكس (ص) 3D برو

تُعد كتل السيراميك خياراً شائعاً بشكل متزايد لترميم الأسنان، حيث إنها أقوى وأكثر متانة من المواد الترميمية الأخرى. كما تتميز كتل السيراميك أيضاً بمعامل تمدد حراري أقل - مما يعني أنها لن تتمدد أو تتقلص مع تقلب درجات الحرارة، مما يجعلها مثالية للاستخدام في المناطق المعرضة لتقلبات درجات الحرارة مثل التيجان والقشرة الخشبية. وعلاوة على ذلك، يمكن تنظيف كتل السيراميك بسهولة أكبر من المواد الأخرى - وهو عامل آخر يجعل السيراميك خياراً جذاباً في تطبيقات طب الأسنان التي تتطلب المتانة.

يمكن أن توفر الأطراف الاصطناعية الخزفية المصنعة بالكامل من السيراميك CAD/CAM للمرضى نتائج طويلة الأمد وجميلة، ولكن ليس كل السيراميك متساوٍ. فبعض أنواع السيراميك توفر توافقاً حيوياً وجمالاً أفضل من غيرها، لذا فإن اختيار المادة المثالية للاحتياجات الفردية لكل مريض هو المفتاح. يُعد ثنائي سيليكات الليثيوم والزركونيا خيارين شائعين حالياً عند استخدامهما في العلاجات الترميمية.

ولكن مع التقدم في تكنولوجيا CAD/CAM، أصبح هناك المزيد من الخيارات المتاحة الآن لأطباء الأسنان. إن الزركونيا المستقرة بالإيتريا (ZrO) هي مادة شديدة الصلابة تتمتع بواحدة من أعلى الخصائص الميكانيكية المسجلة على الإطلاق لسيراميك الأسنان؛ وتتمتع بقوة انثناء تصل إلى 100 ميجا باسكال مما يعني أنها تقاوم الكسر بشكل أكثر فعالية من التيجان ذات الأساس المعدني أو المعدني. علاوةً على ذلك، لا تحتوي مادة ZrO المتجانسة على طبقات ضعيفة تدمجها مع مواد البنية التحتية مثل الذهب أو مواد البنية التحتية الخزفية مما يسمح بتصنيعها عبر أنظمة CAD/CAM.

أعمدة ZTA

سيراميك ZTA هو عبارة عن مادة زركونيا مقواة من الألومينا الهجينة المتقدمة، حيث يتميز بمزايا كلتا المادتين. وبينما لا تزال تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل وصلابة/صلابة محسنة لأداء أفضل وعمر أطول، فإن هيكلها المقوى بالزركونيا يمنح سيراميك ZTA مقاومة فائقة للتآكل مما يسمح لها بتحمل البيئات التي قد تدمر السيراميك الآخر.

توفر أعمدة السيراميك ZTA، المصنوعة من الألومينا والزركونيا، أعلى قوة إنتاجية من أي سيراميك صناعي متقدم، مما يمكنها من تحمل درجات الحرارة المرتفعة لفترات طويلة قبل حدوث عطل. هذه الميزة تجعل أعمدة ZTA مناسبة بشكل خاص لتطبيقات المعدات الميكانيكية حيث يتسبب ضغط التآكل والتمزق في تلف الإجهاد بمرور الوقت.

يصبح الزركونيا المضاف إليه الإيتريا أقوى بكثير من الألومينا ونتريد السيليكون القياسي، مما يوفر له مقاومة صدمات أكبر بعشر مرات. إذا ارتطم جسم ما بعمود سيراميك ZTA، فإن شوائب الزركونيا تعمل كحواجز صغيرة لامتصاص الطاقة وتبديدها قبل أن تتشكل شقوق في هيكله.

تتمتع أنابيب السيراميك ZTA بمجموعة من التطبيقات الصعبة في الهندسة الميكانيكية والصناعات الحرارية والكيميائية والمعدنية. إن مقاومتها العالية لدرجات الحرارة العالية والأحماض والقلويات بالإضافة إلى الصلابة والمتانة الفائقة تجعلها الطريقة المثلى لنقل السوائل الكيميائية أو كأغطية واقية عازلة لنقلها. بالإضافة إلى أنها متوافقة بيولوجيًا وغير سامة وخالية من الملوثات - وهي مثالية للاستخدامات الطبية والحراريات!

MSZ

تقف مادة سيراميك زركونيا بمفردها كواحدة من أقوى أنواع السيراميك في السوق، حيث توفر مقاومة استثنائية للتآكل والتآكل/الصلابة، وتؤدي حتى في بيئات التشغيل التي لا يمكن للبلاستيك والمعادن والسيراميك الأخرى أن تؤدي فيها. يمكن العثور على زركونيا في التطبيقات بما في ذلك المكونات الهيكلية والبطانات وأكمام المكابس وعوازل الموجهات.

تُظهر صور SEM لأسطح الكسر للألومينا وMSZ وYSZ جميع البنى المجهرية ثلاثية الأنماط التي تؤثر بشكل كبير على وضع الكسر. بالنسبة إلى YSZ، تشير هذه البنى المجهرية إلى وضع الفشل بين الخلايا الحبيبية بينما تكشف في MSZ وWO3 عن وضع الفشل عبر الخلايا الحبيبية؛ كانت نتائج اختبار المواد قريبة من قيم الكسر التجريبية لجميع المواد الثلاث التي تم اختبارها.

تتميز عينات الموليت المسامية التي تم تعديلها بزركونيا مثبتة بالمغنيسيا (2.8mol% MgO) وWO3 بأعلى مسامية ظاهرية بين العينات الملبدة بمتوسط مسامية 73.2 + 2.2%. مضاعفة كمية WO3 تقلل المسامية إلى 66 + 2%.

تتميز عينات السيراميك MSZ وWO3 بسعات حرارية محددة عالية مقترنة بانتشار حراري منخفض يعزز بشكل كبير مقاومة الصدمات الحرارية عند مقارنتها بالزركونيا المستقرة بالإيتريا (8mol% Y2O3) وWO3. أظهرت اختبارات مقاومة الصدمات الحرارية الكروية على الحلقة للألومينا وMSZ وYSZ قوة مميزة ضمن القيم المقبولة المتوقعة من السيراميك الهندسي بينما تقع معادلات Weibull ضمن النطاقات المقبولة للسيراميك الهندسي المتقدم.

CSZ

لطالما كانت زركونيا الإيتريا المستقرة جزئيًا (Y-PSZ) هي المادة الخزفية المفضلة للطلاءات الحاجزة الحرارية (TBCs). وهي توفر ثباتًا عاليًا في درجات الحرارة وصلابة ممتازة وتوصيلًا حراريًا منخفضًا - بالإضافة إلى تقادمها تحت درجات الحرارة العالية بسبب نقص نقل أيونات نقل الأكسجين؛ ومع ذلك فإن متانتها تتأثر بالتقادم والتكثيف تحت درجات الحرارة المرتفعة؛ كما أن نقل الأكسجين المحدود يضعف المتانة أكثر. ولمعالجة أوجه القصور هذه، يوفر سيراميك الزركونيا المستقر بالكريمة (CSZ) مقاومة فائقة للصدمات الحرارية عن طريق استخدام الزركونيا المستقرة بالكريمة كمحفز للأكسدة بالإضافة إلى بنية الطبقة المزدوجة التي توفر مقاومة أكبر للصدمات الحرارية.

وبالمقارنة مع الإيتريا % ذات الوزن 8، يوفر CSZ خصائص متانة وصلابة فائقة. علاوة على ذلك، لا يخضع للانتقال الطوري في درجات الحرارة العالية ويوفر مقاومة تلبيد فائقة. علاوة على ذلك، تسمح له معاملات نقل الحرارة وانتشار أيونات الأكسجين بمنع تأكسد طبقة الرابطة والركيزة بشكل أفضل.

يتم استخدام مواد متقدمة، بما في ذلك زركونات الجادولينيوم (GZO) وألومينات اللانثانم السداسي (LaAlO3) وزركونات الكالسيوم (CaZrO3) والزركونيا المستقرة بالكريا (CSZ)، في أغطية المحامل الحرارية الميكانيكية المتطورة (TBCs) لحماية المعادن والسيراميك من التدهور الحراري، مما يوفر حماية أكبر من التآكل بالإضافة إلى مقاومة التآكل في درجات الحرارة العالية في تطبيقات التوربينات الغازية.

أجرى الباحثون اختبار التآكل الساخن على أنظمة CYSZ السميكة متعددة الطبقات لاكتساب فهم أفضل لسلوكها في درجات الحرارة المرتفعة. بعد إجراء تحليل مكثف على كل منطقة، لم يمكن ملاحظة أي ضرر ناتج عن الأملاح العدوانية المحتوية على S و Na. علاوة على ذلك، ظلت أشكال منطقة TGO متسقة مع شكل الطلاء حتى بعد اكتمال اختبار التآكل الساخن.