Niezrównana trwałość dzięki ceramice cyrkonowej

Tlenek cyrkonu oferuje zaawansowane rozwiązania materiałowe dla szerokiej gamy zastosowań przemysłowych. Począwszy od kompozytowego cudu ZTA, aż po wytrzymałe właściwości Ce-TZP, różnorodność składu zapewnia wysokowydajne rozwiązania, które zaspokajają szereg potrzeb przemysłu.

Liczne czynniki mogą wpływać na wydajność mechaniczną ceramiki cyrkonowej wytwarzanej addytywnie, w tym stosunek zawiesiny surowca, porowatość i aglomeraty, połączenie między warstwami i skurcz.

De Corematrix (r) 3D Pro

Bloczki ceramiczne są coraz bardziej popularnym wyborem do uzupełnień protetycznych, ponieważ są mocniejsze i trwalsze niż inne materiały wypełnieniowe. Bloczki ceramiczne mają również niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej - co oznacza, że nie rozszerzają się ani nie kurczą pod wpływem zmian temperatury, dzięki czemu idealnie nadają się do stosowania w obszarach narażonych na wahania temperatury, takich jak korony i licówki. Co więcej, bloczki ceramiczne można łatwiej czyścić niż inne materiały - kolejny czynnik sprawiający, że ceramika jest atrakcyjną opcją w zastosowaniach dentystycznych wymagających trwałości.

Protezy pełnoceramiczne wykonane w technologii CAD/CAM mogą zapewnić pacjentom długotrwałe i piękne rezultaty, ale nie wszystkie materiały ceramiczne są sobie równe. Niektóre materiały ceramiczne oferują lepszą biokompatybilność i estetykę niż inne, więc wybór idealnego materiału dla indywidualnych potrzeb każdego pacjenta jest kluczowy. Dwukrzemian litu i tlenek cyrkonu są obecnie dwoma popularnymi materiałami stosowanymi w leczeniu odtwórczym.

Jednak dzięki postępowi w technologii CAD/CAM dentyści mają teraz do dyspozycji więcej opcji. ZrO (tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru) jest niezwykle twardym materiałem o jednych z najwyższych właściwości mechanicznych, jakie kiedykolwiek zarejestrowano dla ceramiki dentystycznej; ma wytrzymałość na zginanie do 100 MPa, co oznacza, że jest bardziej odporny na pękanie niż korony na bazie PFM lub metalu. Co więcej, monolityczny ZrO nie zawiera wrażliwych warstw, które łączą go z materiałami podbudowy, takimi jak złoto lub porcelana, umożliwiając wytwarzanie za pomocą systemów CAD/CAM.

Wały ZTA

Ceramika ZTA to zaawansowany materiał hybrydowy z tlenku cyrkonu i tlenku glinu, posiadający zalety obu materiałów. Zachowując doskonałą odporność na ścieranie i zwiększoną twardość/twardość dla lepszej wydajności i dłuższej żywotności, jego struktura z hartowanego tlenku cyrkonu zapewnia ZTA doskonałą odporność na korozję, dzięki czemu jest odporny na środowiska, które zniszczyłyby inne materiały ceramiczne.

Wałki ceramiczne ZTA, zbudowane z tlenku glinu i cyrkonu, oferują najwyższą granicę plastyczności spośród wszystkich zaawansowanych ceramik przemysłowych, dzięki czemu mogą wytrzymać wyższe temperatury przez dłuższy czas, zanim dojdzie do awarii. Ta zaleta sprawia, że wałki ZTA są szczególnie odpowiednie do zastosowań w urządzeniach mechanicznych, w których ciśnienie zużycia powoduje z czasem uszkodzenia zmęczeniowe.

Tlenek cyrkonu z dodatkiem itru staje się znacznie mocniejszy niż standardowy tlenek glinu i azotek krzemu, zapewniając dziesięciokrotnie zwiększoną odporność na uderzenia. Jeśli obiekt uderzy w ceramiczny trzonek ZTA, wtrącenia cyrkonu działają jak maleńkie bariery pochłaniające i rozpraszające energię, zanim w jego strukturze powstaną pęknięcia.

Rury ceramiczne ZTA mają szereg wymagających zastosowań w inżynierii mechanicznej, przemyśle ogniotrwałym, chemicznym i metalurgicznym. Wysoka odporność na wysokie temperatury, kwasy i zasady w połączeniu z doskonałą twardością i wytrzymałością sprawia, że jest to idealny sposób na transport cieczy chemicznych lub jako izolacyjne rękawy ochronne do ich transportu. Ponadto są biokompatybilne, nietoksyczne i wolne od zanieczyszczeń - idealne do zastosowań medycznych i ogniotrwałych!

MSZ

Tlenek cyrkonu jest jednym z najtwardszych materiałów ceramicznych na rynku, zapewniającym wyjątkową odporność na ścieranie i zużycie/twardość, sprawdzając się nawet w środowiskach roboczych, w których tworzywa sztuczne, metale i inne materiały ceramiczne nie są w stanie. Tlenek cyrkonu można znaleźć w zastosowaniach obejmujących elementy konstrukcyjne, tuleje, tuleje tłoków, izolatory prowadnic.

Obrazy SEM powierzchni pęknięć dla tlenku glinu, MSZ i YSZ wykazują trimodalne mikrostruktury, które znacząco wpływają na tryb pękania. W przypadku YSZ mikrostruktury te wskazują na międzykrystaliczny tryb pękania, podczas gdy w MSZ i WO3 ujawniają międzykrystaliczny tryb pękania; wyniki testów obu materiałów były zbliżone do eksperymentalnych wartości pękania dla wszystkich trzech testowanych materiałów.

Porowate próbki mulitu, które zostały zmodyfikowane tlenkiem cyrkonu stabilizowanym magnezem (2,8mol% MgO) i WO3 mają najwyższą pozorną porowatość wśród spiekanych próbek o średniej porowatości 73,2 + 2,2%. Podwojenie ilości WO3 zmniejsza porowatość do 66 + 2%.

Próbki ceramiczne MSZ i WO3 charakteryzują się wysoką pojemnością cieplną właściwą w połączeniu z niską dyfuzyjnością cieplną, co znacznie zwiększa odporność na szok termiczny w porównaniu z tlenkiem cyrkonu stabilizowanym tlenkiem itru (8mol% Y2O3) i WO3. Testy TRS z kulką na pierścieniu tlenku glinu, MSZ i YSZ wykazały charakterystyczne wytrzymałości w dopuszczalnych wartościach oczekiwanych od ceramiki inżynieryjnej, podczas gdy ich moduły Weibulla mieszczą się w dopuszczalnych zakresach dla zaawansowanej ceramiki inżynieryjnej.

CSZ

Tlenek cyrkonu częściowo stabilizowany tlenkiem itru (Y-PSZ) od dawna jest materiałem ceramicznym stosowanym w powłokach barier termicznych (TBC). Zapewnia stabilność w wysokich temperaturach, doskonałą wytrzymałość i niską przewodność cieplną - a także starzenie się w wysokich temperaturach z powodu braku transportu jonów tlenu; jednak jego trwałość jest zagrożona przez starzenie się i zagęszczanie w wysokich temperaturach; jego ograniczony transport tlenu jeszcze bardziej pogarsza trwałość. Aby zaradzić tym niedociągnięciom, ceramika cyrkonowa stabilizowana tlenkiem ceru (CSZ) oferuje doskonałą odporność na szok termiczny dzięki zastosowaniu cyrkonu stabilizowanego tlenkiem ceru jako promotora utleniania oraz dwuwarstwowej konstrukcji, która zapewnia większą odporność na szok termiczny.

W porównaniu z itrem % o masie 8 kg, CSZ oferuje doskonałą trwałość i wytrzymałość. Co więcej, nie ulega przemianie fazowej w wysokich temperaturach i oferuje doskonałą odporność na spiekanie. Co więcej, jego współczynniki przenikania ciepła i dyfuzyjność jonów tlenu pozwalają lepiej zapobiegać utlenianiu warstwy wiążącej i podłoża.

Zaawansowane materiały, w tym cyrkonian gadolinu (GZO), sześcioglinian lantanu (LaAlO3), cyrkonian wapnia (CaZrO3) i cyrkon stabilizowany ceramiką (CSZ), są wykorzystywane w najnowocześniejszych termomechanicznych osłonach łożysk (TBC) do ochrony metali i ceramiki przed degradacją pod wpływem ciepła, zapewniając lepszą ochronę przed zużyciem, a także odporność na korozję w wysokich temperaturach w zastosowaniach związanych z turbinami gazowymi.

Naukowcy przeprowadzili testy korozji na gorąco na grubych wielowarstwowych systemach CYSZ, aby lepiej zrozumieć ich zachowanie w wysokich temperaturach. Po przeprowadzeniu szczegółowej analizy każdej strefy nie zaobserwowano żadnych uszkodzeń spowodowanych przez agresywne sole zawierające S i Na. Co więcej, morfologia stref TGO pozostała spójna z morfologią powłok nawet po zakończeniu testów korozyjnych na gorąco.