Introdução à cerâmica de alumina temperada com zircônia (ZTA)
Desde Garvie et al. Publicados"Aço Cerâmico"na revista Nature em 1975, a pesquisa sobre o endurecimento cerâmico por transformação de fase relacionado à zircônia tem recebido atenção significativa. Desde então, experimentos envolvendo a dispersão da zircônia em diversas matrizes cerâmicas foram realizados, resultando na produção de materiais cerâmicos de alto desempenho. Um dos exemplos mais clássicos é a introdução da zircônia emcerâmica de alumina, resultando emCerâmica de alumina temperada com zircônia (ZTA).
1. Características deZTA e sua correlação com as propriedades do pó de alumina:
As cerâmicas ZTA são cerâmicas compostas com excelente estabilidade química, estabilidade térmica e alta resistência. Porém, sua confiabilidade é baixa e os custos de produção são elevados, limitando suas aplicações.
A resistência à flexão e a tenacidade à fratura da cerâmica ZTA estão relacionadas ao tamanho das partículas do pó de alumina utilizado, com as propriedades de sinterização melhorando à medida que o tamanho das partículas da alumina utilizada diminui. Evidências experimentais sugerem que a ZTA preparada com alumina de tamanho submícron produzida por moagem mecânica apresenta boas propriedades mecânicas quando sinterizada a 1500°C, com resistência à flexão de 720 MPa e tenacidade à fratura de 6,86 MPa·m1/2, superando a alumina preparada quimicamente. Cerâmica ZTA. Porém, partículas mais finas não resultam necessariamente em melhores propriedades mecânicas do ZTA, pois isso também depende da temperatura de sinterização. Grandes tamanhos de grãos de alumina na mesma temperatura de sinterização podem inibir a transformação da fase de zircônia, afetando assim as propriedades finais da cerâmica ZTA.
2. Métodos de preparação de pós compostos ZTA:
As técnicas de preparação para pós compósitos ZTA incluem métodos de mistura, métodos de precipitação e métodos de encapsulamento de precipitação. No entanto, questões como a agregação de pós ultrafinos e a dispersão desigual de ZrO2 na matriz sempre foram um desafio no controle do processo. Nos últimos anos, os pesquisadores fizeram muitas melhorias nos métodos existentes.
（1）Método de mistura mecânica:Isto envolve misturar e moer os pós que compõem o compósito, seguido de sinterização. Embora este método seja direto e simples, ele não pode garantir a dispersão uniforme de componentes multifásicos. Experimentos mostraram que cerâmicas preparadas usando este método podem apresentar maior porosidade devido à mistura desigual, levando à diminuição das propriedades mecânicas.
(2)Método de mistura de suspensão multifásica:Este método envolve o ajuste do pH e a adição de dispersantes para preparar suspensões monofásicas estáveis de cada componente, em seguida, encontrar condições de mistura adequadas onde as partículas de cada fase sejam uniformemente dispersas e, finalmente, misturar as suspensões monofásicas. Pós misturados uniformemente podem ser preparados encontrando-se condições comuns de floculação.
(3)Método de mistura de suspensão sol:Devido à suspensão dos nanossóis não ser afetada pelo pH líquido, é conveniente misturá-los uniformemente com outras suspensões. Quando ambos os líquidos têm um alto teor de fase sólida, o aquecimento por agitação ou a secagem por fluxo de ar podem ser usados para obter uma cerâmica nanocomposta altamente misturada.
(4)Método sol-gel:Este método envolve a conversão de sóis de óxidos ou hidróxidos metálicos em géis, seguido de secagem e calcinação para preparar pós de óxido. Este método é adequado para preparar nanopós misturados uniformemente.
3、Instruções de aplicação:
Cerâmica ZTA, um material compósito de alta resistência e tenacidade formado pela combinação da alta dureza da alumina e da excelente tenacidade da zircônia, pode ser usado em diversas aplicações:
（1） Produção de facas de cerâmica para processamento de ferro fundido e ligas.
（2） Fabricação de estruturas de interface em cerâmica de engenharia para prolongar a vida útil dos materiais de engenharia.
（3） Produção de bolas de cerâmica resistentes ao desgaste.
（4） Utilização em materiais biomédicos devido à excelente biocompatibilidade decerâmica de alumina, para fins reconstrutivos e reparadores em tecidos duros, como dentes.
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