Ongeëvenaarde duurzaamheid met zirkoniumkeramiek

Zirkonia biedt geavanceerde materiaaloplossingen voor een uitgebreide reeks industriële toepassingen. Variërend van de composietmicrobe van ZTA tot de slijtvaste eigenschappen van Ce-TZP, biedt de diversiteit in samenstellingen hoogwaardige oplossingen voor een breed scala aan industriële behoeften.

Talrijke factoren kunnen de mechanische prestaties van additief vervaardigde zirkoonoxide keramiek beïnvloeden, waaronder de slurryverhouding van de grondstof, porositeit en agglomeraten, verbinding tussen lagen en krimp.

De Corematrix (r) 3D Pro

Keramische blokken zijn een steeds populairdere keuze voor tandheelkundige restauraties, omdat ze sterker en duurzamer zijn dan andere restauratiematerialen. Keramische blokken hebben ook een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt - wat betekent dat ze niet uitzetten of krimpen als de temperatuur schommelt, waardoor ze perfect zijn voor gebruik op plaatsen die onderhevig zijn aan temperatuurschommelingen, zoals kronen en veneers. Bovendien kunnen keramische blokken gemakkelijker gereinigd worden dan andere materialen - nog een factor die keramiek een aantrekkelijke optie maakt voor tandheelkundige toepassingen die duurzaamheid vereisen.

CAD/CAM-gefabriceerde volledig keramische prothesen kunnen patiënten duurzame en mooie resultaten bieden, maar niet alle keramiek is gelijk. Bepaalde keramische materialen bieden een betere biocompatibiliteit en esthetiek dan andere, dus het selecteren van het ideale materiaal voor de individuele behoeften van elke patiënt is essentieel. Lithiumdisilicaat en zirkonia zijn momenteel twee populaire keuzes voor restauratieve behandelingen.

Maar dankzij de vooruitgang in CAD/CAM-technologie zijn er nu meer opties beschikbaar voor tandartsen. ZrO (yttriumgestabiliseerd zirkonia) is een extreem hard materiaal met een van de hoogste mechanische eigenschappen ooit geregistreerd voor tandkeramiek; het heeft een buigsterkte tot 100 MPa, wat betekent dat het beter bestand is tegen breuk dan PFM of op metaal gebaseerde kronen. Bovendien bevat monolithisch ZrO geen kwetsbare lagen die het met substructurele materialen zoals goud of porseleinen substructurele materialen versmelten, waardoor vervaardiging via CAD/CAM-systemen mogelijk is.

ZTA Schachten

ZTA keramiek is een geavanceerd zirconia gehard aluminiumoxide hybride materiaal, met de voordelen van beide materialen. Terwijl het nog steeds een uitstekende slijtvastheid en verbeterde hardheid/taaiheid heeft voor betere prestaties en een langere levensduur, geeft de geharde zirkoniastructuur ZTA een superieure corrosiebestendigheid waardoor het bestand is tegen omgevingen die andere keramiek zouden vernietigen.

ZTA keramische assen, gemaakt van aluminiumoxide en zirkoniumoxide, bieden de hoogste vloeigrens van alle geavanceerde industriële keramische materialen, waardoor ze langere tijd bestand zijn tegen hogere temperaturen voordat ze defect raken. Dit voordeel maakt ZTA assen bijzonder geschikt voor mechanische apparatuur waar slijtage na verloop van tijd vermoeiingsschade veroorzaakt.

Zirkoniumoxide met toegevoegde yttria is veel sterker dan standaard aluminiumoxide en siliciumnitride, waardoor het een tien keer grotere slagvastheid heeft. Als een voorwerp een ZTA keramische schacht raakt, werken de zirkonia insluitingen als kleine barrières om energie te absorberen en af te voeren voordat er scheuren ontstaan in de structuur.

Keramische buizen van ZTA kennen een hele reeks veeleisende toepassingen in de machinebouw, vuurvaste, chemische en metallurgische industrie. Zeer goed bestand tegen hoge temperaturen, zuren en alkaliën in combinatie met een superieure hardheid en taaiheid maken ze de perfecte manier om chemische vloeistoffen te transporteren of als isolerende beschermhulzen voor het transport ervan. Bovendien zijn ze biocompatibel, niet giftig en vrij van verontreinigingen - perfect voor medische en vuurvaste toepassingen!

MSZ

Zirconia keramisch materiaal staat op zichzelf als een van de taaiste keramische materialen op de markt en biedt een uitzonderlijke slijtvastheid en slijtvastheid. Het presteert zelfs in bedrijfsomgevingen waar kunststoffen, metalen en andere keramische materialen dat niet kunnen. Zirconia is te vinden in toepassingen zoals structurele componenten, bussen, zuigers, hulzen en isolatoren.

SEM-afbeeldingen van breukoppervlakken voor aluminiumoxide, MSZ en YSZ vertonen allemaal trimodale microstructuren die de breukmodus significant beïnvloeden. Voor YSZ wijzen deze microstructuren op een interkristallijne breukmodus terwijl ze voor MSZ en WO3 een transkristallijne breukmodus laten zien; beide materiaaltestresultaten lagen dicht bij de experimentele breukwaarden voor alle drie de geteste materialen.

Poreuze mullietmonsters die werden gemodificeerd met met magnesiumoxide gestabiliseerd zirkoonoxide (2,8mol% MgO) en WO3 hebben de hoogste schijnbare porositeit onder de gesinterde monsters met een gemiddelde porositeit van 73,2 + 2,2%. Verdubbeling van de hoeveelheid WO3 verlaagt de porositeit tot 66 + 2%.

Keramische monsters van MSZ en WO3 hebben een hoge specifieke warmtecapaciteit in combinatie met een lage thermische diffusie die de weerstand tegen thermische schokken aanzienlijk verbetert in vergelijking met yttriumgestabiliseerd zirkonia (8mol% Y2O3) en WO3. Kogel-op-ring TRS-testen van aluminiumoxide, MSZ en YSZ toonden karakteristieke sterktes binnen aanvaardbare waarden die verwacht worden van technische keramiek, terwijl hun Weibull-moduli binnen aanvaardbare marges vallen voor geavanceerde technische keramiek.

CSZ

Gedeeltelijk gestabiliseerd yttriumzirkonia (Y-PSZ) is lange tijd het meest gebruikte keramische materiaal geweest voor thermische barrière coatings (TBC's). Het biedt stabiliteit bij hoge temperaturen, uitstekende taaiheid en een lage warmtegeleiding - en veroudering bij hoge temperaturen door een gebrek aan zuurstoftransport en ionentransport; de duurzaamheid komt echter in gevaar door veroudering en verdichting bij hoge temperaturen; het beperkte zuurstoftransport tast de duurzaamheid nog verder aan. Om deze tekortkomingen te verhelpen, biedt de Ceramic Ceria-stabilized Zirconia (CSZ) een superieure weerstand tegen thermische schokken door het gebruik van Ceria-stabilized Zirconia als oxidatiebevorderaar plus een dubbellaagse constructie die een grotere weerstand tegen thermische schokken biedt.

Vergeleken met 8 gewicht% yttria biedt CSZ superieure duurzaamheid en taaiheid. Verder ondergaat het geen faseovergang bij hoge temperaturen en biedt het superieure weerstand tegen sinteren. Verder zorgen de warmteoverdrachtscoëfficiënten en zuurstofionenverspreiding ervoor dat het beter oxidatie van de bindlaag en het substraat kan voorkomen.

Geavanceerde materialen, waaronder gadoliniumzirkonaat (GZO), lanthaanhexaluminaat (LaAlO3), calciumzirkonaat (CaZrO3) en met ceria gestabiliseerd zirkoniumoxide (CSZ), worden gebruikt in geavanceerde thermomechanische lagerafdekkingen (TBC's) om metalen en keramiek te beschermen tegen degradatie door verhitting, waardoor een betere slijtagebescherming wordt geboden en corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen in gasturbinetoepassingen.

Onderzoekers voerden warmcorrosietests uit op dikke CYSZ meerlagensystemen om een beter inzicht te krijgen in hun gedrag bij hete temperaturen. Na het uitvoeren van uitgebreide analyses op elke zone, kon er geen schade worden waargenomen veroorzaakt door agressieve S- en Na-bevattende zouten. Bovendien bleef de morfologie van de TGO-zone consistent met die van de coatings, zelfs nadat de tests op hete corrosie voltooid waren.