Durabilité inégalée avec la céramique zircone

La zircone offre des solutions de matériaux avancés pour un large éventail d'applications industrielles. De la merveille composite de ZTA aux propriétés résistantes de Ce-TZP, la diversité de ses compositions offre des solutions de haute performance qui couvrent un large éventail de besoins industriels.

De nombreux facteurs peuvent avoir un impact sur les performances mécaniques de la céramique de zircone fabriquée de manière additive, notamment le rapport entre les matières premières et la boue, la porosité et les agglomérats, la connexion entre les couches et le rétrécissement.

De Corematrix (r) 3D Pro

Les blocs de céramique sont un choix de plus en plus populaire pour les restaurations dentaires, car ils sont plus résistants et plus durables que d'autres matériaux de restauration. Les blocs de céramique ont également un coefficient de dilatation thermique plus faible, ce qui signifie qu'ils ne se dilatent pas et ne se contractent pas en fonction des variations de température. Ils sont donc parfaits pour les zones soumises à des variations de température, comme les couronnes et les facettes. En outre, les blocs de céramique peuvent être nettoyés plus facilement que d'autres matériaux - un autre facteur qui fait de la céramique une option attrayante dans les applications dentaires qui exigent une certaine durabilité.

Les prothèses tout-céramique fabriquées par CFAO peuvent offrir aux patients des résultats durables et esthétiques, mais toutes les céramiques ne se valent pas. Certaines céramiques offrent une meilleure biocompatibilité et une meilleure esthétique que d'autres. Il est donc essentiel de sélectionner le matériau idéal pour les besoins individuels de chaque patient. Le disilicate de lithium et la zircone sont actuellement deux choix populaires pour les traitements de restauration.

Mais grâce aux progrès de la technologie CAD/CAM, les dentistes disposent désormais d'un plus grand nombre d'options. Le ZrO (zircone stabilisée à l'yttrium) est un matériau extrêmement dur qui possède l'une des propriétés mécaniques les plus élevées jamais enregistrées pour les céramiques dentaires. Sa résistance à la flexion peut atteindre 100 MPa, ce qui signifie qu'il résiste mieux aux fractures que les couronnes PFM ou à base de métal. En outre, le ZrO monolithique ne contient pas de couches vulnérables qui le fusionnent avec des matériaux de sous-structure tels que l'or ou la porcelaine, ce qui permet une fabrication via des systèmes CAD/CAM.

Arbres ZTA

La céramique ZTA est un matériau hybride avancé à base de zircone et d'alumine renforcée, qui présente les avantages des deux matériaux. Tout en conservant une excellente résistance à l'abrasion et une dureté améliorée pour de meilleures performances et une plus grande longévité, sa structure en zircone durcie confère au ZTA une résistance supérieure à la corrosion, ce qui lui permet de résister à des environnements qui détruiraient d'autres céramiques.

Les arbres en céramique ZTA, fabriqués à partir d'alumine et de zircone, offrent la limite d'élasticité la plus élevée de toutes les céramiques industrielles avancées, ce qui leur permet de résister à des températures plus élevées pendant de longues périodes avant qu'une défaillance ne se produise. Cet avantage rend les arbres ZTA particulièrement adaptés aux applications d'équipements mécaniques où la pression d'usure et de déchirure provoque des dommages de fatigue sous contrainte au fil du temps.

La zircone additionnée d'yttrium devient beaucoup plus solide que l'alumine et le nitrure de silicium standard, ce qui lui confère une résistance aux chocs dix fois supérieure. Si un objet heurte un arbre en céramique ZTA, ses inclusions de zircone agissent comme de minuscules barrières qui absorbent et dissipent l'énergie avant que des fissures ne se forment dans sa structure.

Les tubes céramiques ZTA ont un large éventail d'applications exigeantes dans l'ingénierie mécanique, les industries réfractaires, chimiques et métallurgiques. Leur résistance élevée aux températures élevées, aux acides et aux bases, combinée à une dureté et une ténacité supérieures, en font le moyen idéal pour transporter des liquides chimiques ou comme gaines protectrices isolantes pour le transport de ces liquides. En outre, ils sont biocompatibles, non toxiques et exempts de contaminants - parfaits pour les utilisations médicales et réfractaires !

MSZ

La céramique de zircone est l'une des céramiques les plus résistantes du marché. Elle offre une résistance exceptionnelle à l'abrasion et à l'usure, et fonctionne même dans des environnements où les plastiques, les métaux et d'autres céramiques ne peuvent pas être utilisés. La zircone est utilisée dans des applications telles que les composants structurels, les bagues, les pistons, les manchons de guidage et les isolateurs.

Les images SEM des surfaces de rupture pour l'alumine, le MSZ et l'YSZ présentent toutes des microstructures trimodales qui influencent de manière significative le mode de rupture. Pour YSZ, ces microstructures indiquent un mode de rupture intergranulaire, tandis que pour MSZ et WO3, elles révèlent un mode de rupture transgranulaire ; les résultats des essais sur les deux matériaux étaient proches des valeurs de rupture expérimentales pour les trois matériaux testés.

Les échantillons de mullite poreuse modifiés avec de la zircone stabilisée à la magnésie (2,8mol% MgO) et du WO3 présentent la porosité apparente la plus élevée parmi les échantillons frittés, avec une porosité moyenne de 73,2 + 2,2%. Le doublement de la quantité de WO3 réduit la porosité à 66 + 2%.

Les échantillons de céramique MSZ et WO3 présentent des capacités thermiques spécifiques élevées associées à de faibles diffusivités thermiques qui améliorent considérablement la résistance aux chocs thermiques par rapport à la zircone stabilisée à l'yttrium (8mol% Y2O3) et au WO3. Les essais TRS bille sur anneau de l'alumine, du MSZ et de l'YSZ ont montré des résistances caractéristiques dans les valeurs acceptables attendues des céramiques techniques, tandis que leurs modules de Weibull se situent dans des fourchettes acceptables pour les céramiques techniques avancées.

CSZ

La zircone partiellement stabilisée à l'yttrium (Y-PSZ) est depuis longtemps le matériau céramique de prédilection pour les revêtements à barrière thermique (TBC). Elle offre une stabilité à haute température, une excellente ténacité et une faible conductivité thermique - ainsi qu'un vieillissement à haute température en raison de l'absence de transport d'ions par l'oxygène ; toutefois, sa durabilité est compromise par le vieillissement et la densification à haute température ; son transport d'oxygène limité nuit encore davantage à la durabilité. Pour remédier à ces inconvénients, la céramique de zircone stabilisée à la céria (CSZ) offre une résistance supérieure aux chocs thermiques grâce à l'utilisation de la zircone stabilisée à la céria comme promoteur de l'oxydation et à une construction à double couche qui offre une plus grande résistance aux chocs thermiques.

Comparé à l'yttrium% de poids 8, le CSZ offre des caractéristiques de durabilité et de ténacité supérieures. En outre, il ne subit pas de transition de phase à haute température et offre une résistance supérieure au frittage. En outre, ses coefficients de transfert thermique et sa diffusivité des ions d'oxygène lui permettent de mieux prévenir l'oxydation de la couche de liaison et du substrat.

Des matériaux avancés, notamment le zirconate de gadolinium (GZO), l'aluminate de lanthane hexagonal (LaAlO3), le zirconate de calcium (CaZrO3) et la zircone stabilisée au cérium (CSZ), sont utilisés dans des couvercles de paliers thermomécaniques (TBC) de pointe pour protéger les métaux et les céramiques de la dégradation due à la chaleur, offrant ainsi une meilleure protection contre l'usure ainsi qu'une résistance à la corrosion à haute température dans les applications de turbines à gaz.

Les chercheurs ont effectué des essais de corrosion à chaud sur des systèmes multicouches CYSZ épais afin de mieux comprendre leur comportement à des températures élevées. Après une analyse approfondie de chaque zone, aucun dommage causé par des sels agressifs contenant du S et du Na n'a pu être constaté. En outre, les morphologies des zones TGO sont restées cohérentes avec celles des revêtements, même après la fin des essais de corrosion à chaud.