L'alumine renforc\u00e9e \u00e0 la zircone (ZTA) est une c\u00e9ramique technique qui combine les propri\u00e9t\u00e9s de l'alumine et de la zircone pour offrir une r\u00e9sistance m\u00e9canique et une r\u00e9sistance aux chocs thermiques, ce qui la rend adapt\u00e9e aux applications orthop\u00e9diques telles que les t\u00eates f\u00e9morales et les chemises ac\u00e9tabulaires, et aux applications industrielles telles que les joints de valve, les bagues, les pi\u00e8ces de pompe, les outils de coupe, les composants de moteur et les joints de valve. On le trouve dans des applications orthop\u00e9diques telles que les t\u00eates f\u00e9morales et les rev\u00eatements ac\u00e9tabulaires, tandis que les applications industrielles comprennent les joints de valve, les bagues, les pi\u00e8ces de pompe, les outils de coupe, les composants de moteur et les joints de valve.<\/p>\n
Le ZTA est produit \u00e0 partir de poudres d'alumine et de zircone stabilis\u00e9e \u00e0 l'oxyde d'yttrium. Ce processus comprend la pr\u00e9paration de la boue, le moulage, le s\u00e9chage au solvant avec des processus de s\u00e9chage osmotique et \u00e0 l'air, la pyrolyse et le frittage en tant qu'\u00e9tapes finales.<\/p>\n
L'alumine tremp\u00e9e \u00e0 la zircone est un mat\u00e9riau id\u00e9al pour les applications n\u00e9cessitant \u00e0 la fois une r\u00e9sistance et une t\u00e9nacit\u00e9 \u00e9lev\u00e9es. Elle est produite par la transformation induite par la contrainte de fines particules de zircone t\u00e9tragonale dans une matrice d'alumine. Ce processus permet d'obtenir une distribution uniforme de la taille des particules, ce qui se traduit par des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques sup\u00e9rieures telles que la duret\u00e9, la r\u00e9sistance \u00e0 la rupture et la t\u00e9nacit\u00e9, tout en offrant une r\u00e9sistance chimique et une r\u00e9sistance \u00e0 l'usure.<\/p>\n
Les particules de zircone dispers\u00e9es dans une matrice d'alumine ne peuvent g\u00e9n\u00e9ralement pas se transformer en raison des interactions chimiques entre elles et les particules d'alumine, mais elles peuvent \u00eatre activ\u00e9es sous l'effet d'une contrainte pour subir une transformation. Les particules de zircone transform\u00e9es cr\u00e9ent des contraintes de compression au niveau des fronts de fissure qui emp\u00eachent la propagation ; leur transformation se traduit par une plus grande t\u00e9nacit\u00e9 que l'alumine traditionnelle.<\/p>\n
Claussen a d\u00e9crit pour la premi\u00e8re fois la trempe par transformation en 1976. Elle se caract\u00e9rise par l'interaction de particules avec les fronts de fissure pour les d\u00e9vier tout en cr\u00e9ant simultan\u00e9ment des contraintes de compression \u00e0 l'avant des pointes de fissure, augmentant ainsi la t\u00e9nacit\u00e9 des mat\u00e9riaux \u00e0 la rupture (Claussen 1976). Cet effet augmente la r\u00e9sistance \u00e0 la rupture.<\/p>\n
Le ZTA peut \u00eatre produit par pressage isostatique \u00e0 chaud et est bien adapt\u00e9 aux mat\u00e9riaux de couple de proth\u00e8ses de hanche, ayant d\u00e9montr\u00e9 une survie sup\u00e9rieure \u00e0 celle des t\u00eates f\u00e9morales en c\u00e9ramique faites de zircone stabilis\u00e9e \u00e0 l'yttrium (Y-TZP) (Figure 7.10). En outre, sa forte teneur en alumine et sa densit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9e contribuent \u00e0 att\u00e9nuer les ph\u00e9nom\u00e8nes de vieillissement observ\u00e9s dans l'Y-TZP, qui provoquent une transformation t-m exag\u00e9r\u00e9e et une d\u00e9gradation m\u00e9canique au fil du temps (figures 7.11 et 7.12).<\/p>\n
Le ZTA est un excellent choix de mat\u00e9riau pour les implants m\u00e9dicaux qui doivent r\u00e9sister \u00e0 la corrosion et \u00e0 l'exposition aux fluides corporels, tels que ceux utilis\u00e9s dans les salles d'op\u00e9ration et les moteurs \u00e0 turbine. Par rapport \u00e0 l'alumine traditionnelle, le ZTA offre une r\u00e9sistance sup\u00e9rieure \u00e0 la corrosion chimique ; il peut r\u00e9sister \u00e0 des environnements difficiles sans se d\u00e9grader ni se d\u00e9t\u00e9riorer. En outre, le ZTA pr\u00e9sente une r\u00e9sistance exceptionnelle aux chocs thermiques, ce qui signifie qu'il peut tol\u00e9rer des changements rapides de temp\u00e9rature, comme dans le cas des composants de fours et de moteurs \u00e0 turbine, sans se fissurer ou se briser sous l'effet de la pression.<\/p>\n
Les composites AZ sont extr\u00eamement r\u00e9sistants en raison des particules de zircone durcies dispers\u00e9es dans une matrice d'alumine. Lorsqu'elles sont expos\u00e9es \u00e0 une contrainte, les particules modifient leur structure cristalline, passant de la forme t\u00e9tragonale \u00e0 la forme monoclinique, ce qui entra\u00eene une expansion et une compression du volume qui contribuent \u00e0 freiner la propagation des fissures. Cette propri\u00e9t\u00e9, connue sous le nom de trempe par transformation, fait de l'AZT de HMA Wear Solutions un mat\u00e9riau id\u00e9al pour les applications n\u00e9cessitant des niveaux \u00e9lev\u00e9s de r\u00e9sistance, de t\u00e9nacit\u00e9 et de duret\u00e9.<\/p>\n
La durabilit\u00e9 est encore accrue lorsqu'ils sont soumis \u00e0 des chocs thermiques. Les particules de zircone dispers\u00e9es dans une matrice d'alumine absorbent l'\u00e9nergie des changements rapides de temp\u00e9rature, les prot\u00e9geant ainsi des fractures et des fissures dues aux contraintes provoqu\u00e9es par les changements brusques de temp\u00e9rature. Ainsi, la c\u00e9ramique peut \u00eatre utilis\u00e9e en toute s\u00e9curit\u00e9 dans des \u00e9quipements expos\u00e9s \u00e0 des changements de temp\u00e9rature soudains et intenses, tels que les composants de fours ou les pi\u00e8ces de moteurs \u00e0 turbine, sans risquer de tomber en panne.<\/p>\n
L'alumine renforc\u00e9e \u00e0 la zircone est connue pour sa r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion. Elle peut donc \u00eatre utilis\u00e9e dans des \u00e9quipements qui entrent en contact avec des liquides corrosifs ou des produits chimiques tels que les acides de gravure et les agents de nettoyage. En outre, la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure m\u00e9canique de ce mat\u00e9riau le rend appropri\u00e9 pour les implants m\u00e9dicaux ou les dispositifs qui entrent en contact avec des fluides corporels ou des produits chimiques tels que les solutions de nettoyage.<\/p>\n
En raison de leur durabilit\u00e9 et de leur r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion, les mat\u00e9riaux composites zircone-alumine (ZTA) sont utilis\u00e9s dans de nombreuses industries. Les fabricants d'outils de coupe optent fr\u00e9quemment pour les mat\u00e9riaux \u00e0 la fois solides et r\u00e9sistants du ZTA lorsqu'ils cr\u00e9ent des outils de coupe. En outre, le ZTA est largement utilis\u00e9 pour la production d'\u00e9quipements m\u00e9dicaux tels que les implants orthop\u00e9diques (t\u00eates f\u00e9morales et rev\u00eatements ac\u00e9tabulaires, par exemple).<\/p>\n
Les mat\u00e9riaux ZTA utilis\u00e9s dans les applications m\u00e9dicales r\u00e9sistent bien gr\u00e2ce \u00e0 leur plus grande r\u00e9sistance \u00e0 la rupture - jusqu'\u00e0 20 fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle de l'alumine seule - ce qui permet de r\u00e9duire le risque de rupture fragile qui pourrait avoir des effets n\u00e9fastes sur la sant\u00e9 des patients.<\/p>\n
L'alumine tremp\u00e9e zircone est un mat\u00e9riau dur et cassant con\u00e7u pour r\u00e9sister aux temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es et aux environnements difficiles. Il r\u00e9siste \u00e0 la corrosion et aux attaques chimiques et trouve de nombreuses applications dans des secteurs tels que l'a\u00e9rospatiale, la fabrication et l'automobile - ainsi qu'une r\u00e9sistance m\u00e9canique sup\u00e9rieure, une r\u00e9sistance aux chocs thermiques et de faibles taux d'usure.<\/p>\n
Les c\u00e9ramiques ZTA diff\u00e8rent des c\u00e9ramiques traditionnelles en ce qu'elles sont constitu\u00e9es de composites d'alumine et de zircone, produits en m\u00e9langeant ces mat\u00e9riaux en suspension avant de les fritter \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es. Le frittage produit des particules de zircone en phase t\u00e9tragonale finement dispers\u00e9es dans une matrice d'alumine ; lorsque des fissures progressent dans cette matrice, leur \u00e9nergie d\u00e9clenche des transformations de phase qui produisent une expansion de volume qui contrecarre efficacement toutes les contraintes pr\u00e9sentes ; cela provoque l'apparition de fractures d\u00e9vi\u00e9es \u00e0 plusieurs endroits dans la matrice, dispersant l'\u00e9nergie de la fracture tout en la dissipant compl\u00e8tement.<\/p>\n
La composition de ce mat\u00e9riau peut \u00eatre adapt\u00e9e en fonction de l'application envisag\u00e9e, le rapport entre l'alumine et la zircone \u00e9tant ajust\u00e9 si n\u00e9cessaire pour r\u00e9pondre \u00e0 ses exigences particuli\u00e8res. Par exemple, une plus grande quantit\u00e9 de zircone peut \u00eatre ajout\u00e9e \u00e0 la formulation pour augmenter la r\u00e9sistance \u00e0 la traction, tandis qu'une plus grande quantit\u00e9 d'alumine augmentera la r\u00e9sistance au vieillissement hydrothermique et \u00e0 la corrosion.<\/p>\n
La gamme de produits ZTA-96 a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e pour offrir des solutions rentables aux applications n\u00e9cessitant une stabilit\u00e9 \u00e0 l'usure, \u00e0 la corrosion et aux temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es. Disponible dans un assortiment de formes et de tailles, avec des tol\u00e9rances et des finitions personnalis\u00e9es, cette c\u00e9ramique peut fournir des performances fiables dans des applications difficiles.<\/p>\n
L'alumine tremp\u00e9e zircone est reconnue depuis longtemps pour sa r\u00e9sistance \u00e0 l'usure et \u00e0 la corrosion, ainsi que pour son excellente stabilit\u00e9 chimique - deux caract\u00e9ristiques qui la rendent bien adapt\u00e9e aux applications m\u00e9dicales o\u00f9 des fluides corporels ou des produits chimiques entrent en contact avec elle. En outre, la zircone est consid\u00e9r\u00e9e comme un candidat int\u00e9ressant pour les implants dentaires et chirurgicaux en raison de ses propri\u00e9t\u00e9s sup\u00e9rieures de compatibilit\u00e9 biologique.<\/p>\n
Biolox Delta de CeramTec (Plochingen, Allemagne) a \u00e9t\u00e9 commercialis\u00e9 en 2000 comme l'un des premiers mat\u00e9riaux ZTA disponibles sur le march\u00e9 en tant que mat\u00e9riau de remplacement d'implant pour les t\u00eates f\u00e9morales et les rev\u00eatements ac\u00e9tabulaires. Compos\u00e9 d'une matrice d'alumine renforc\u00e9e par de la zircone et de l'aluminate de strontium qui fournissent des m\u00e9canismes d'\u00e9moussement de la pointe de la fissure et des m\u00e9canismes de durcissement, ainsi que de l'oxyde de chrome pour pr\u00e9venir la corrosion \u00e0 basse temp\u00e9rature, plus de 320 000 t\u00eates f\u00e9morales et 160 000 inserts ont \u00e9t\u00e9 implant\u00e9s en utilisant cette c\u00e9ramique de restauration selon les rapports de CeramTec.<\/p>\n
Les grains de zircone combin\u00e9s \u00e0 une matrice d'alumine produisent un mat\u00e9riau dot\u00e9 d'une r\u00e9sistance exceptionnelle aux chocs thermiques, ce qui le rend parfait pour les applications impliquant des temp\u00e9ratures extr\u00eames. En outre, les composites alumine-zircone tendent \u00e0 surpasser l'alumine pure en termes de durabilit\u00e9, m\u00eame en cas d'exposition prolong\u00e9e au sablage.<\/p>\n
Le ZTA offre une grande r\u00e9sistance \u00e0 la rupture, ce qui en fait un choix id\u00e9al pour les applications o\u00f9 les mat\u00e9riaux fragiles ne sont pas souhait\u00e9s. Toutefois, pour obtenir une r\u00e9sistance et une t\u00e9nacit\u00e9 maximales, les composites alumine-zircone doivent \u00eatre fritt\u00e9s et compact\u00e9s correctement ; une temp\u00e9rature trop basse pourrait entra\u00eener des d\u00e9fauts ponctuels et une r\u00e9duction de la r\u00e9sistance \u00e0 la flexion - c'est pourquoi il convient d'utiliser une temp\u00e9rature de 1550 degr\u00e9s Celsius pour garantir une fusion et une distribution de la taille des particules optimales.<\/p>\n
Les composites alumine-zircone offrent une excellente r\u00e9sistance \u00e0 l'usure dans les outils de coupe et autres composants abrasifs, et ont un faible coefficient de frottement qui leur conf\u00e8re une inertie chimique suppl\u00e9mentaire et un co\u00fbt inf\u00e9rieur \u00e0 celui des mat\u00e9riaux similaires utilis\u00e9s pour les implants orthop\u00e9diques. La combinaison de ces propri\u00e9t\u00e9s rend ces composites tr\u00e8s int\u00e9ressants pour les applications m\u00e9dicales.<\/p>\n
La mise sous contrainte des composites alumine-zircone provoque la transformation de la zircone t\u00e9tragonale m\u00e9tastable en zircone monoclinique et l'expansion du volume des cristaux de zircone, ce qui repousse les pointes des fissures tout en am\u00e9liorant la t\u00e9nacit\u00e9 - cet effet est connu sous le nom de t\u00e9nacit\u00e9 par transformation induite par la contrainte.<\/p>\n
L'alumine tremp\u00e9e zircone est connue pour \u00eatre solide et durable tout en \u00e9tant \u00e9lectriquement isolante - ce qui en fait un excellent choix de mat\u00e9riau pour les composants qui n\u00e9cessitent une isolation \u00e0 la fois m\u00e9canique et \u00e9lectrique, tels que les manchons.<\/p>\n
Les composites alumine-zircone fabriqu\u00e9s \u00e0 partir de zircone stabilis\u00e9e \u00e0 l'yttrium (8YSZ) se sont r\u00e9v\u00e9l\u00e9s sup\u00e9rieurs \u00e0 ceux fabriqu\u00e9s \u00e0 partir d'alumine non stabilis\u00e9e, \u00e0 un co\u00fbt tout aussi comp\u00e9titif. Les applications id\u00e9ales sont celles o\u00f9 la r\u00e9sistance \u00e0 l'abrasion et de bonnes propri\u00e9t\u00e9s d'isolation \u00e9lectrique sont essentielles - des temp\u00e9ratures allant jusqu'\u00e0 1500 degr\u00e9s Celsius sont \u00e0 sa port\u00e9e !<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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