Introduction aux céramiques d'alumine renforcée à la zircone (ZTA)

Les céramiques d'alumine renforcée à la zircone (ZTA) sont des matériaux céramiques avancés qui combinent la résistance et la dureté élevées de l'alumine avec la ténacité de la zircone. Le processus de production comprend généralement trois étapes principales : préparation de la poudre de céramique, pressage des matières premières, frittage et traitement.

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Propriétés des céramiques d'alumine durcie à la zircone (ZTA)

Les céramiques d'alumine renforcée à la zircone (ZTA) sont supérieures à d'autres matériaux et peuvent être utilisées dans une variété d'environnements industriels :

  • Haute résistance : Les céramiques ZTA ont la dureté élevée de l'alumine et peuvent supporter d'énormes charges mécaniques.
  • Résistance à la rupture : Les céramiques ZTA ont la bonne ténacité de la zircone, par rapport à l'alumine pure, les minuscules particules de zircone dans l'impact seront transformées en microfissures absorbant les contraintes, empêchant ainsi les défaillances catastrophiques et la ténacité à la rupture augmentée de plusieurs fois.
  • Stabilité thermique : Les céramiques ZTA ne sont pas affectées par les températures élevées et les fluctuations thermiques rapides, et sont capables de résister à des environnements difficiles.
  • Résistance aux produits chimiques : Les substrats céramiques ZTA sont très résistants à la corrosion et aux produits chimiques corrosifs, ce qui garantit des performances durables.

Propriétés mécaniques des céramiques d'alumine durcie à la zircone (ZTA)

Objet Unité Paramètres
Couleur blanc
Densité g/cm³ 4.1~4.38
Dureté GPa 15
Résistance à la compression MPa 2350
Résistance à la flexion MPa 700
Ténacité à la rupture MPa-m1/2 3.5
Module d'Young GPa 310
Rapport de Poisson 0.26

Propriétés thermiques des céramiques d'alumine durcie à la zircone (ZTA)

Objet Unité Paramètres
Température maximale de fonctionnement ℃ (sans charge mécanique) 1500
Conductivité thermique @25℃ W/(m-K) 20
Coefficient de dilatation thermique linéaire 40-400°C,×10-6/°C 8
Chaleur spécifique J/(kg-K) 720
Résistance aux chocs thermiques ℃(dans l'eau) 300

Caractéristiques électriques des céramiques d'alumine renforcée à la zircone (ZTA)

Objet Unité Paramètres
Constante diélectrique 1MHz 10.2
Rigidité diélectrique ac-kV/mm 9.0
Perte diélectrique 1MHz 20×10-4
Résistance au volume Ω-cm >1014
Résistance au volume Ω-cm >104

Applications de la céramique ZTA

Les céramiques d'alumine renforcée à la zircone (ZTA) sont largement utilisées dans les industries suivantes en raison de leurs excellentes performances globales :

  • Industrie des pompes et des vannes : Idéal pour les pièces d'usure des pompes, vannes et agitateurs qui traitent des fluides abrasifs et des boues.
  • Transformation des aliments et des boissons : les laveurs sans contamination pour les équipements de transformation des aliments garantissent l'hygiène et la pureté.
  • Industrie chimique et pharmaceutique : résistance aux produits chimiques agressifs et aux environnements corrosifs dans les réacteurs, les agitateurs et autres équipements.
  • Industrie textile : Rondelles lisses et résistantes à l'usure pour les rouleaux de guidage et les dispositifs de tension afin d'améliorer la qualité des fils et des tissus.
  • Aérospatiale et défense : Les propriétés de légèreté et de haute résistance en font un produit adapté aux applications exigeantes de l'aérospatiale et de la défense.

Étapes du processus de préparation de la céramique ZTA

De la poudre discrète au substrat poli, le processus de préparation des céramiques d'alumine renforcée à la zircone (ZTA) comprend les étapes suivantes :

  1. La préparation de la poudre céramique : l'utilisation de broyeurs à boulets, de broyeurs à billes, de sécheurs par pulvérisation pour contrôler le dosage, la préparation de la poudre céramique.
  2. Pressage des matières premières : les matières premières sont pressées pour obtenir la forme et la densité souhaitées.
  3. Traitement par frittage : Les céramiques ZTA sont frittées par pressage à chaud, pressage isostatique à chaud, frittage par pressage à chaud continu et autres méthodes.

Résumé

Par rapport à d'autres matériaux, les céramiques ZTA sont de plus en plus utilisées dans divers environnements de production industrielle en raison de leur polyvalence et de leurs performances supérieures. La popularité des céramiques ZTA dans l'industrie devrait s'accroître à mesure que la demande de pièces en céramique de haute qualité continue de croître.