La alúmina endurecida con circonio es un material cerámico que comprende alúmina y circonio . Es un material cerámico compuesto con granos de circonio en la matriz de alúmina.
También se conoce en la industria como ZTA.
La alúmina de zirconio (o alúmina endurecida con zirconio), una combinación de óxido de zirconio y óxido de aluminio, forma parte de una clase de cerámica compuesta denominada compuestos AZ. Los compuestos AZ, conocidos por sus propiedades mecánicas, se utilizan habitualmente en aplicaciones estructurales, como herramientas de corte y en muchas aplicaciones médicas. Además, los compuestos AZ presentan una alta resistencia, tenacidad a la fractura , elasticidad , dureza y resistencia al desgaste . La alúmina endurecida con zirconio (ZTA), en particular, ofrece varias propiedades clave.
La robustez mecánica en comparación con la alúmina se atribuye a la transformación de fase desplazativa de los granos de zirconia tetragonal metaestable cuando el material se somete a tensión. La concentración de tensión en la punta de una grieta puede provocar una transformación de una estructura cristalina tetragonal a una monoclínica, que tiene una expansión de volumen asociada de zirconia. Esta expansión de volumen empuja eficazmente hacia atrás la propagación de la grieta y da como resultado una mayor tenacidad y resistencia. [1] Una muestra común de alúmina endurecida con zirconia tendrá entre un 10 y un 20 % de óxidos de zirconio. El aumento del 20 al 30 % en la resistencia a menudo cumple con los criterios de diseño necesarios a un costo mucho menor. [2] Dependiendo del porcentaje que sea circonio , las propiedades de esta cerámica se pueden manipular para las aplicaciones requeridas. La alúmina endurecida con zirconia generalmente se conoce como el intermediario entre la alúmina y el circonio y tiene un precio como tal. Esto le da al ZTA un rango de precios mucho más bajo que otros materiales similares. [2] El aumento en la resistencia compuesta se realiza mediante un proceso llamado endurecimiento por transformación inducida por tensión. Este proceso provoca tensiones internas que provocan grietas en la estructura del circonio. Debido a las grietas, las partículas de circonio pueden cambiar de fase y moverse con más libertad entre las partículas de alúmina. Esto provoca un aumento de las partículas de circonio con la misma cantidad de partículas de alúmina, lo que genera un aumento de su resistencia. [3]
Recientemente, ha habido muchos usos para la alúmina endurecida con circonio, incluidos sellos de válvulas, bujes, componentes de bombas, implantes de articulaciones, capilares de unión de cables, insertos de herramientas de corte y muchos más. [2] ZTA tiene una amplia gama de propiedades, lo que le da importancia en una variedad de aplicaciones. En la industria médica, ZTA sirve como una cerámica que se puede utilizar en el reemplazo y la rehabilitación de articulaciones. La alta resistencia al desgaste de ZTA ayuda a crear implantes de alto rendimiento. Debido a la alta resistencia y resistencia a la corrosión de ZTA, permite que el material soporte cargas pesadas sin sucumbir a la degradación ; lo que le da a ZTA muchos usos en aplicaciones de soporte de carga. La tenacidad de ZTA también significa que tiene muchos usos en herramientas de corte. ZTA y otras alúminas se utilizan a menudo en aplicaciones de corte de metales. Ciertos componentes de motores, material de laboratorio, crisoles industriales y tubos refractarios se pueden fabricar utilizando ZTA. Además, ciertas aplicaciones abrasivas, como el arenado, también se pueden fabricar utilizando ZTA. [5]