ジルコニア強化アルミナ

ジルコニア強化アルミナは、アルミナとジルコニアからなるセラミック材料です。アルミナマトリックス内にジルコニア粒子を含む複合セラミック材料です。

業界では ZTA としても知られています。

ジルコニアアルミナ（またはジルコニア強化アルミナ）は、酸化ジルコニウムと酸化アルミニウムの混合物で、AZ 複合材と呼ばれる複合セラミックの一種です。AZ 複合材は機械的特性に優れ、構造用途、切削工具、医療用途で広く使用されています。さらに、AZ 複合材は強度、破壊靭性、弾性、硬度、耐摩耗性に優れています。特に、ジルコニア強化アルミナ（ZTA）は、いくつかの重要な特性を備えています。

アルミナに比べて機械的に堅牢なのは、材料に応力がかかったときに準安定正方晶ジルコニア粒子が変位相変態するためです。亀裂の先端での応力集中により、正方晶構造から単斜晶構造への変態が起こり、ジルコニアの体積膨張が伴います。この体積膨張により亀裂の伝播が効果的に抑制され、靭性と強度が向上します。^[1] ジルコニア強化アルミナの一般的な試料には、10～20%のジルコニウム酸化物が含まれています。強度が20～30%増加すると、多くの場合、はるかに低いコストで必要な設計基準を満たします。^[2]ジルコニウム  の割合に応じて、このセラミックの特性を必要な用途に合わせて操作できます。ジルコニア強化アルミナは一般に、アルミナとジルコニウムの中間と言われ、そのように価格設定されています。そのため、ZTAは他の同様の材料よりもはるかに低価格です。^[2]  複合材料の強度の向上は、応力誘起変態強化と呼ばれるプロセスによって行われます。このプロセスにより内部歪みが生じ、ジルコニウムの構造に亀裂が生じます。亀裂により、ジルコニウム粒子は相を切り替え、アルミナ粒子間をより自由に移動できるようになります。これにより、同量のアルミナ粒子でジルコニア粒子が増加し、強度が向上します。^[3]

最近では、バルブシール、ブッシング、ポンプ部品、関節インプラント、ワイヤボンディングキャピラリー、切削工具インサートなど、ジルコニア強化アルミナの用途が広がっています。^[2] ZTAは多様な特性を持ち、さまざまな用途で重要な役割を果たしています。医療業界では、ZTAは関節置換やリハビリテーションに使用できるセラミックとして使用されています。ZTAの高い耐摩耗性は、高性能インプラントの作成に役立ちます。ZTAは強度と耐腐食性が高いため、劣化することなく重い負荷に耐えることができ、耐荷重用途で多くの用途があります。ZTAの靭性は、切削工具にも多くの用途があることを意味します。ZTAやその他のアルミナは、金属切削用途でよく使用されます。特定のエンジン部品、実験器具、工業用るつぼ、耐火管は、ZTAを使用して製造できます。また、サンドブラストなどの特定の研磨用途も、ZTAを使用して製造できます。^[5]

• 材料特性データ: ジルコニア強化アルミナ (ZTA)