Tipos y características de la cerámica endurecida con zirconio
Basándose en el efecto de endurecimiento por transformación de fase de la zirconia tetragonal metaestable bajo inducción de tensión, las cerámicas de endurecimiento por transformación de fase de zirconia incluyen principalmenteZirconia policristalina tetragonal (TZP),Zirconia parcialmente estabilizada (PSZ)), yCerámica endurecida con zirconio (ZTC).
Cerámica de circonia policristalina tetragonal (TZP)
Cuando se añade una cantidad adecuada de estabilizador a la zirconia, se conserva la fase t-ZrO₂ en un estado metaestable a temperatura ambiente. La microestructura se caracteriza por granos finos de zirconia tetragonal que forman la mayor parte del material, conocido como Zirconia Tetragonal Policristalina (TZP). Estas cerámicas se sinterizan típicamente en la zona tetragonal de una sola fase, evitando la transformación de fase durante el enfriamiento y reteniendo la mayor parte o la totalidad de la fase tetragonal a temperatura ambiente. El contenido de zirconia tetragonal en el cuerpo sinterizado depende del tamaño del grano y la densidad, que se controlan mediante la temperatura de sinterización y el tiempo de permanencia. Los materiales TZP comunes incluyen Y-TZP (estabilizado con itria) y Ce-TZP (estabilizado con cerio).
Cerámica de zirconio parcialmente estabilizado (PSZ)
Cuando la cantidad de estabilizador en la zirconia cae dentro de un rango específico, la fase cúbica altamente estable (c-ZrO₂) puede someterse a un tratamiento de envejecimiento a una temperatura apropiada, lo que hace que los granos cúbicos grandes precipiten numerosos granos tetragonales pequeños con forma de huso. Esto da como resultado una estructura de doble fase que comprende fases cúbica y tetragonal. La fase cúbica permanece estable, mientras que la fase tetragonal es metaestable y persiste a temperatura ambiente. Bajo tensión externa, la transformación de fase t→m inducida, acompañada de expansión volumétrica, disipa parte de la energía y contrarresta las fuerzas externas, proporcionando así efectos de endurecimiento. Estas cerámicas se denominan Zirconia Parcialmente Estabilizada (PSZ).
Las cerámicas PSZ se sinterizan normalmente en la zona de solución sólida cúbica, formando una matriz de fase cúbica uniforme. El enfriamiento posterior induce la precipitación uniforme de granos tetragonales finos entre los granos de la fase cúbica. Cuando los granos tetragonales alcanzan su tamaño crítico, se maximiza el efecto de endurecimiento. La morfología y el tamaño de estos granos tetragonales se pueden controlar durante la producción mediante ajustes en la temperatura y la duración del tratamiento térmico. Las cerámicas PSZ más comunes incluyen MgO-PSZ (circonio parcialmente estabilizado con magnesia) y CaO-PSZ (circonio parcialmente estabilizado con calcio).
Cerámica endurecida con zirconio (ZTC)
Componentes cerámicos de alúmina endurecida con circonio ZTA
Si se añade una determinada cantidad de zirconio tetragonal a otro tipo de matriz cerámica y se dispersa uniformemente en su interior, el mecanismo de endurecimiento por transformación de fase del zirconio mejora significativamente la tenacidad de la cerámica. Dichos materiales se denominan Cerámicas endurecidas con zirconio (ZTC). Los materiales ZTC más comunes incluyenAlúmina endurecida con circonio (ZTA)y mullita endurecida con circonia (ZTM).
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