Zirkonoxid-verstärktes Aluminiumoxid (ZTA)
Zirkonoxidverstärkte Aluminiumoxid-Fraktionen (ZTA) sind Verbundkeramikpartikel aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) als Matrix, denen eine bestimmte Menge Zirkonoxid (ZrO₂) als Härtungsphase zugesetzt wird. Aluminiumoxid selbst bietet die Vorteile hoher Härte, hoher Festigkeit, hoher Temperaturbeständigkeit und guter chemischer Stabilität, weist jedoch eine relativ geringe Zähigkeit auf und neigt zu Sprödbrüchen.
Zirkonoxid verfügt über einen einzigartigen Phasenwechsel-Härtungsmechanismus. Die Zugabe zur Aluminiumoxidmatrix kann die Zähigkeit und Zuverlässigkeit des Materials deutlich verbessern und den Sprödigkeitsnachteil von Aluminiumoxid überwinden.
Merkmale der Zirkonoxid-verstärkten Aluminiumoxid-Fraktion (ZTA):
- Das Einbringen von Zirkonoxid in die Kristallphase von Aluminiumoxid und das Einfüllen der Zirkonoxidkristalle in die Korngrenzen von Aluminiumoxid durch Spannung trägt dazu bei, die Rissbildung zu verringern und die Zähigkeit von Aluminiumoxid deutlich zu verbessern.
- Hohe Härte, Rockwellhärte 88-90HRA, Mikrohärte von Vickers HV 1200-1400
- Hohe Schüttdichte. Die Volumendichte von ZTA beträgt mindestens 4,15 g/cm³ und die von ATZ mindestens 5,4 g/cm³.
- Hervorragende Verschleißfestigkeit, insbesondere Verschleißfestigkeit bei hohen Temperaturen.
- Geringe Porosität, starke Kompaktheit und nicht leicht zu brechen.
- Die Kristallgröße ist klein, etwa 1–5 µm.
Chemische Zusammensetzung:
| Artikel | Standardwert | Typischer Wert |
| (Zr+Hf)O2 | 19-21% | 19,03 % |
| Al2O3 | 78-80% | 79,87 % |
| Y2O3 | 0,5-1,5 % | 1,06 % |
Physischer Index:
| Farbe | Weiß |
| Schüttdichte (g/cm3) | ≥4,15 |
| Scheinbare Porosität (%) | 0 |
| Kristallgröße (µm) | ＜5 |
| Vickershärte HV10 | ≥1400 |
| Kaltbiegefestigkeit (MPa) | 450 |
| Kaltdruckfestigkeit (MPa) | 2500 |
| Bruchzähigkeit KIC (MPa/m2) | ≥5,5 |
| Maximale Betriebstemperatur (℃) | 1700℃ |
| Wärmeleitfähigkeit | 9,0 x 10 -6（20–400 °C） |
ZTA-Partikelfraktionsgröße: 1–2 mm, 1,2–2,5 mm, 2–3 mm, 2,5–4 mm, 4–6 mm usw.
Anwendung von Zirkonoxid-verstärktem Aluminiumoxid:
- Schleifkörper: Aufgrund ihrer hohen Härte, Festigkeit und guten Verschleißfestigkeit werden ZTA häufig als Schleifkörper in verschiedenen Schleif- und Polierprozessen eingesetzt. Beispielsweise im Schleifproduktionsprozess von elektronischen Materialien, Keramik, Beschichtungen und anderen Industrien. Darüber hinaus können ZTA-Mahlkugeln Materialien effizient mahlen und gleichzeitig die Materialverschmutzung reduzieren.
- Schneidwerkzeuge: Schneidwerkzeuge aus Zirkonoxid-gehärtetem Aluminiumoxid zeichnen sich durch gute Schneidleistung und lange Lebensdauer aus. In der Metallverarbeitung, Holzverarbeitung und anderen Bereichen ermöglichen ZTA-Werkzeuge hochpräzise Schnitte und halten hohem Schnittdruck und Verschleiß stand.
- Verschleißfeste Teile: Im Maschinenbau kann ZTA zur Herstellung verschiedener verschleißfester Teile wie Pumpenlaufrädern, Ventildichtungen, Lagern usw. verwendet werden. Diese Teile müssen während des Betriebs Reibung und Verschleiß standhalten. Darüber hinaus kann die hervorragende Leistung von ZTA den langfristig stabilen Betrieb der Teile gewährleisten.
- Biomedizinischer Bereich: ZTA-Materialien weisen eine gute Biokompatibilität auf und eignen sich zur Herstellung biomedizinischer Produkte wie künstlicher Gelenke und Zahnimplantate. Ihre hohe Festigkeit und Zähigkeit erfüllen die mechanischen Anforderungen im physiologischen Umfeld des menschlichen Körpers und bieten Patienten zuverlässige Behandlungsmöglichkeiten.
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