Propriétés et applications du grain d’alumine renforcé en zircone (ZTA)
Le grain d’alumine renforcée à la zircone (ZTA) est un granulé résistant à l’usure offrant des performances thermiques supérieures et une ténacité élevée. Grâce à l’ajout d’oxyde de zirconium, l’alumine renforcée obtient une ténacité comparable à celle du métal et n’est pas aussi fragile que la céramique.
Les grains ZTA obtiennent de nombreuses excellentes propriétés comme ci-dessous :
1. Haute résistance, plus de deux fois supérieure à celle des céramiques à base d’alumine classiques.
2. Haute ténacité des particules. La résistance à la flexion atteint 720 MPa et la ténacité à la rupture 6,86 MPa·m². La résistance à la flexion de la céramique ZTA est plus de 1,5 fois supérieure à celle des céramiques à base d’alumine et de nitrure d’aluminium.
3. La taille des cristaux de l’alumine trempée est dix fois inférieure à celle de l’alumine, et la perte et le décollement des particules sont très faibles, ce qui confère aux particules de ZTA une excellente résistance à l’usure.
4. Les produits céramiques en alumine trempée ont une réflectivité supérieure à celle des céramiques à base d’alumine et de nitrure d’aluminium.
5. Résiste aux chocs thermiques importants.
6. Les performances de transfert thermique de la ZTA sont 1,2 fois supérieures à celles de l’alumine.
7. Elle présente une isolation électrique élevée et une faible constante diélectrique.
8. Très faible coefficient de dilatation thermique.
Applications
1. Outils de coupe. Grâce à sa dureté élevée, sa résistance à l’usure et sa robustesse, le ZTA est adapté aux outils de coupe en céramique.
2. Corps de broyage. Les billes et cylindres ZTA sont couramment utilisés comme corps de broyage dans les broyeurs à boulets et autres équipements de broyage. Leur résistance à l’usure et leur dureté élevées garantissent un broyage efficace de divers matériaux, tels que les minerais, les céramiques et les pigments. L’utilisation de corps de broyage ZTA permet également d’éviter la contamination des matériaux broyés, car le ZTA est chimiquement inerte.
3. Revêtement céramique résistant à l’usure pour équipements mécaniques. Les grains ZTA peuvent être utilisés avec des métaux pour fabriquer des revêtements de fonderie pour fraiseuses ou autres équipements résistants à l’usure.
4. Roulements. Les excellentes propriétés mécaniques du grain ZTA, notamment sa résistance mécanique, sa ténacité et sa résistance à l’usure élevées, en font un matériau idéal pour la fabrication de roulements. Les roulements ZTA peuvent être utilisés dans des applications à grande vitesse et à forte charge, telles que les moteurs automobiles, les équipements aérospatiaux et les machines industrielles. Ils offrent de meilleures performances et une durée de vie plus longue que les roulements métalliques traditionnels, notamment dans les environnements de fonctionnement difficiles.
5. Applications biomédicales. Dans le domaine biomédical, le ZTA est utilisé pour la fabrication d’implants dentaires et de prothèses orthopédiques. Sa biocompatibilité, sa grande solidité et sa résistance à l’usure le rendent adapté à une utilisation à long terme dans le corps humain. Les implants en ZTA offrent une meilleure stabilité et durabilité, réduisant ainsi le risque de défaillance et la nécessité de révisions chirurgicales.
6. Applications haute température. Le ZTA est utilisé dans la production de matériaux réfractaires pour les fours et incinérateurs à haute température. Sa grande stabilité thermique et sa résistance aux chocs thermiques lui permettent de résister aux conditions difficiles à l’intérieur de ces fours, protégeant ainsi la structure du four et assurant un transfert thermique efficace.
