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Anwendungen von Zirkonoxid-verstärktem Aluminiumoxid

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

  • Aluminiumoxid (Al₂O₃) : Bietet hohe Härte, Verschleißfestigkeit und thermische Stabilität.

  • Zirkonoxid (ZrO₂) : Verbessert die Zähigkeit durch eine  spannungsinduzierte Phasenumwandlung , die Energie absorbiert und die Rissausbreitung verhindert.

  • Typische Zusammensetzung : 10–20 % ZrO₂ in einer Al₂O₃-Matrix.

Haupteigenschaften:

  • Hohe Bruchzähigkeit (im Vergleich zu reinem Aluminiumoxid)

  • Ausgezeichnete Verschleißfestigkeit

  • Gute thermische und chemische Stabilität

  • Hohe Festigkeit und Härte

2. Anwendungen von Zirkonoxid-verstärktem Aluminiumoxid (ZTA)

A. Medizin & Zahnmedizin

  • Orthopädische Implantate  (z. B. Hüft- und Kniegelenke) – aufgrund der Biokompatibilität und Verschleißfestigkeit.

  • Zahnimplantate und Kronen  – verbesserte Festigkeit und Ästhetik im Vergleich zu reinem Zirkonoxid oder Aluminiumoxid.

B. Industrielle Verschleißteile

  • Schneidwerkzeuge und Einsätze  – verbesserte Zähigkeit für Bearbeitungsanwendungen.

  • Drahtziehsteine  ​​– widerstehen abrasivem Verschleiß.

  • Pumpendichtungen und -lager  – halten rauen Umgebungen stand.

C. Verteidigung und Rüstung

  • Ballistische Panzerung  (Körperpanzerung, Fahrzeugschutz) – verbesserte Aufprallfestigkeit durch Energieabsorption aus der Phasenumwandlung von Zirkonoxid.

D. Elektronik und Ingenieurwesen

  • Halbleiterkomponenten  – werden in Umgebungen mit hoher Beanspruchung eingesetzt.

  • Präzisionstechnische Teile  – wo Maßstabilität entscheidend ist.

E.Automotive

  • Ventilsitze und -führungen  – widerstehen Verschleiß in Motorumgebungen mit hohen Temperaturen.

  • Sensorkomponenten  – für raue Abgasumgebungen.

3. Vorteile gegenüber reinem Aluminiumoxid oder Zirkonoxid

  • Höhere Zähigkeit  als reines Aluminiumoxid (weniger spröde).

  • Bessere Verschleißfestigkeit  als reines Zirkonoxid.

  • Kostengünstiger  im Vergleich zu vollständig stabilisiertem Zirkonoxid.

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