Fraction d’alumine renforcée à la zircone (ZTA)
Les fractions d’alumine renforcée à la zircone (ZTA) sont des particules céramiques composites constituées d’alumine (Al₂O₃) comme matrice, avec une certaine quantité d’oxyde de zirconium (ZrO₂) ajoutée comme phase de renforcement. L’alumine présente les avantages d’une dureté, d’une résistance mécanique et d’une résistance aux températures élevées, ainsi qu’une bonne stabilité chimique, mais sa ténacité est relativement faible et elle est sujette aux fractures fragiles.
La zircone possède un mécanisme unique de durcissement par changement de phase. Son ajout à la matrice d’alumine peut améliorer considérablement la ténacité et la fiabilité du matériau et pallier la fragilité de l’alumine.
Caractéristiques de la fraction d’alumine renforcée à la zircone (ZTA) :
- L’introduction d’oxyde de zirconium dans la phase cristalline de l’alumine et le remplissage des cristaux d’oxyde de zirconium dans les limites des grains de l’alumine par contrainte sont bénéfiques pour réduire la génération de fissures et améliorer considérablement la ténacité de l’alumine.
- Dureté élevée, dureté Rockwell 88-90HRA, microdureté Vickers HV 1200-1400
- Densité apparente élevée. La densité volumique du ZTA est d’au moins 4,15 g/cm³ et celle de l’ATZ d’au moins 5,4 g/cm³.
- Excellente résistance à l’usure, en particulier à haute température.
- Faible porosité, forte compacité et pas facile à casser.
- La taille du cristal est petite, environ 1 à 5 µm.
Composition chimique :
| Article | Valeur standard | Valeur typique |
| (Zr+Hf)O2 | 19-21% | 19,03% |
| Al2O3 | 78-80% | 79,87% |
| Y2O3 | 0,5-1,5% | 1,06% |
Indice physique :
| Couleur | Blanc |
| Masse volumique apparente (g/cm3) | ≥4,15 |
| Porosité apparente (%) | 0 |
| Taille des cristaux (um) | ＜5 |
| Dureté Vickers HV10 | ≥1400 |
| Résistance à la flexion à froid (MPa) | 450 |
| Résistance à la compression à froid (MPa) | 2500 |
| Ténacité à la rupture KIC (MPa/m2) | ≥5,5 |
| Température maximale de service (℃) | 1700℃ |
| Conductivité thermique | 9,0 x 10-6 (20-400℃) |
Taille des fractions de particules ZTA : 1-2 mm, 1,2-2,5 mm, 2-3 mm, 2,5-4 mm, 4-6 mm, etc.
Application de l’alumine durcie à la zircone :
- Billes de broyage : Grâce à leur dureté élevée, leur résistance élevée et leur excellente résistance à l’usure, les billes ZTA sont largement utilisées comme billes de broyage dans divers procédés de meulage et de polissage, notamment dans la production de matériaux électroniques, de céramiques, de revêtements et autres industries. De plus, les billes de broyage ZTA permettent de broyer efficacement les matériaux tout en réduisant leur pollution.
- Outils de coupe : Les outils de coupe en alumine trempée au zirconium offrent d’excellentes performances de coupe et une excellente durée de vie. Dans les domaines de la métallurgie, du bois et autres, les outils ZTA permettent une coupe de haute précision et résistent à une pression de coupe élevée et à l’usure.
- Pièces résistantes à l’usure : En génie mécanique, le ZTA permet de fabriquer diverses pièces résistantes à l’usure, telles que des turbines de pompe, des joints de soupape, des roulements, etc. Ces pièces doivent résister aux frottements et à l’usure pendant le fonctionnement. De plus, les excellentes performances du ZTA garantissent un fonctionnement stable à long terme des pièces.
- Domaine biomédical : Les matériaux ZTA présentent une bonne biocompatibilité et peuvent être utilisés pour la fabrication de produits biomédicaux tels que des articulations artificielles et des implants dentaires. Leur résistance et leur ténacité élevées permettent de répondre aux exigences mécaniques de l’environnement physiologique du corps humain et d’offrir aux patients des options thérapeutiques fiables.
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