Sut mae'n bosibl cyflawni ymwrthedd gwisgo ac ymwrthedd effaith ar yr un pryd?
Mae gwelliant perfformiad ZTA yn deillio o fecanwaith "hunan-iachâd" gweithredol:
Pan fydd deunydd yn destun effaith neu straen, mae'r gronynnau zirconia sydd wedi'u gwasgaru o fewn y matrics alwmina yn cael eu trawsnewid fesul cam o'r cyfnod tetragonal (t) i'r cyfnod monoclinig (m). Ynghyd â'r trawsnewidiad cam hwn mae ehangu cyfaint, sy'n creu parth straen cywasgol lleol ar flaen y crac. Mae'r parth hwn yn gweithredu fel "rhwystr," i bob pwrpas yn gwyro ac yn pylu micro-graciau, gan eu hatal rhag ymledu i doriadau macrosgopig trychinebus. Yn syml, mae'r egni o'r effaith allanol yn cael ei ddefnyddio i sbarduno'r trawsnewidiad cam ac amsugno egni, yn hytrach nag arwain yn uniongyrchol at dorri asgwrn materol.
Cymharu Data Perfformiad Allweddol
Hanfod ZTA yw ychwanegu zirconia, sy'n arddangos caledwch uwch, at alwmina caledwch uchel; mae’r data cymharol penodol fel a ganlyn:
|
mynegai perfformiad |
ZTA (gwerth cynrychioliadol) |
Alwmina pur (99%) |
eglurwch |
|
Gwydnwch torri asgwrn (KIC) |
7 – 9 MPa·m¹ᐟ² |
Tua 5 MPa·m⁻¹ᐟ² |
Mae caledwch ZTA yn sylweddol uwch na chaledwch alwmina pur, sy'n sail sylfaenol i'w wrthwynebiad effaith. |
|
Vickers caledwch |
1400 - 1600 HV |
1600 - 1800 HV |
Mae caledwch ZTA wedi gostwng ychydig, ond mae'n parhau i fod ar lefel uchel, a thrwy hynny sicrhau sylfaen gadarn ar gyfer ymwrthedd gwisgo. |
|
cryfder hyblyg |
650 – 800 MPa |
Tua 400 MPa |
Mae cryfder ZTA yn sylweddol uwch na chryfder alwmina pur, ac mae'n dangos ymwrthedd gwell i dorri asgwrn. |
|
cyfradd gwisgo gymharol |
0.45 – 0.55 |
1.0 |
Gan ddefnyddio alwmina pur fel meincnod, mae cyfradd gwisgo ZTA yn llai na hanner cyfradd alwmina pur, gan arwain at welliant sylweddol mewn ymwrthedd gwisgo. |
💡 Perfformiad byd go iawn o wrthsefyll effaith
Mae manteision ymwrthedd effaith ZTA yn amlwg iawn mewn profion ymarferol a gwerthusiadau cymharol:
Gwelwyd y perfformiad gorau mewn cyfansoddion haearn: dangosodd astudiaeth yn cymharu cyfansoddion haearn wedi'u hatgyfnerthu ag alwmina, ZTA, a gronynnau ceramig zirconia fod y cyfansawdd ZTA / Fe45 yn arddangos yr effaith a'r ymwrthedd traul uchaf.
Mae gallu trawsnewid cam yn allweddol: canfu'r astudiaeth hefyd, yn ystod traul trawiad, fod graddau trawsnewid cyfnod zirconia mewn gronynnau ZTA yn sylweddol uwch na'r hyn mewn gronynnau zirconia pur, sy'n dangos bod mecanwaith caledu ZTA yn cael ei actifadu'n fwy effeithlon o dan amodau effaith.
Gall addasu arwyneb wella'r priodweddau ymhellach: pan fydd gronynnau ZTA yn cael triniaeth platio nicel electroless, gellir cynyddu egni effaith y cyfansawdd wedi'i atgyfnerthu yn sylweddol i 12.08 J, gan arwain at welliant amlwg mewn caledwch effaith.
Cyfyngiadau i'w nodi
Nid yw ymwrthedd effaith ZTA heb derfynau; mae ei berfformiad yn dibynnu'n fawr ar y cynnwys zirconia a maint y gronynnau. Er enghraifft, mae rhai astudiaethau wedi dangos, wrth ddefnyddio carbid silicon (SiC) - sgraffiniad caledwch uchel - ar gyfer profi erydiad, y gall cyfradd gwisgo ZTA gynyddu mewn gwirionedd, gan fod y straen effaith yn fwy na'r trothwy ar gyfer caledu trawsnewid cam, gan arwain at ymlediad craciau traws difrifol. O ganlyniad, y senario cymhwysiad gorau posibl ar gyfer ZTA yw gwrthsefyll traul effaith a achosir gan sgraffinyddion o galedwch cymedrol (ee, alwmina, silica).
Os oes gennych senario cais penodol (ee, cyfryngau malu, leinin, neu gydrannau strwythurol), gallaf eich helpu i benderfynu a yw ZTA yn addas.