Zirkonoxid-verstärktes Aluminiumoxid (ZTA) ist ein Hochleistungskeramikverbundwerkstoff, der die Härte und Verschleißfestigkeit von Aluminiumoxid (Al₂O₃) mit der Bruchzähigkeit von Zirkonoxid (ZrO₂) vereint. Diese Kombination ergibt ein Material mit überlegenen mechanischen Eigenschaften, das sich für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Branchen eignet. Nachfolgend finden Sie wichtige Details zu ZTA und seinen Anwendungen:
1. Zusammensetzung und Eigenschaften
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Aluminiumoxid (Al₂O₃) : Bietet hohe Härte, Verschleißfestigkeit und thermische Stabilität.
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Zirkonoxid (ZrO₂) : Verbessert die Zähigkeit durch eine spannungsinduzierte Phasenumwandlung , die Energie absorbiert und die Rissausbreitung verhindert.
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Typische Zusammensetzung : 10–20 % ZrO₂ in einer Al₂O₃-Matrix.
Haupteigenschaften:
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Hohe Bruchzähigkeit (im Vergleich zu reinem Aluminiumoxid)
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Ausgezeichnete Verschleißfestigkeit
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Gute thermische und chemische Stabilität
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Hohe Festigkeit und Härte
2. Anwendungen von Zirkonoxid-verstärktem Aluminiumoxid (ZTA)
A. Medizin & Zahnmedizin
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Orthopädische Implantate (z. B. Hüft- und Kniegelenke) – aufgrund der Biokompatibilität und Verschleißfestigkeit.
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Zahnimplantate und Kronen – verbesserte Festigkeit und Ästhetik im Vergleich zu reinem Zirkonoxid oder Aluminiumoxid.
B. Industrielle Verschleißteile
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Schneidwerkzeuge und Einsätze – verbesserte Zähigkeit für Bearbeitungsanwendungen.
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Drahtziehsteine – widerstehen abrasivem Verschleiß.
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Pumpendichtungen und -lager – halten rauen Umgebungen stand.
C. Verteidigung und Rüstung
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Ballistische Panzerung (Körperpanzerung, Fahrzeugschutz) – verbesserte Aufprallfestigkeit durch Energieabsorption aus der Phasenumwandlung von Zirkonoxid.
D. Elektronik und Ingenieurwesen
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Halbleiterkomponenten – werden in Umgebungen mit hoher Beanspruchung eingesetzt.
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Präzisionstechnische Teile – wo Maßstabilität entscheidend ist.
E.Automotive
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Ventilsitze und -führungen – widerstehen Verschleiß in Motorumgebungen mit hohen Temperaturen.
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Sensorkomponenten – für raue Abgasumgebungen.
3. Vorteile gegenüber reinem Aluminiumoxid oder Zirkonoxid
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Höhere Zähigkeit als reines Aluminiumoxid (weniger spröde).
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Bessere Verschleißfestigkeit als reines Zirkonoxid.
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Kostengünstiger im Vergleich zu vollständig stabilisiertem Zirkonoxid.