A cer\u00e2mica composta com matriz de alumina refor\u00e7ada com zirc\u00f4nia oferece caracter\u00edsticas ideais de dureza, tenacidade \u00e0 fratura e resist\u00eancia \u00e0 flex\u00e3o. Esse tipo de cer\u00e2mica de zirc\u00f4nia tende a ser menos suscet\u00edvel \u00e0 degrada\u00e7\u00e3o em baixas temperaturas e \u00e0 deteriora\u00e7\u00e3o induzida por tens\u00e3o, al\u00e9m de apresentar propriedades mec\u00e2nicas robustas.<\/p>\n
A alumina refor\u00e7ada com zirc\u00f4nia apresenta uma matriz de alumina dopada com aditivos de \u00edtria e \u00f3xido de cromo para proteger a zirc\u00f4nia da degrada\u00e7\u00e3o hidrot\u00e9rmica, retendo mol\u00e9culas de umidade em suas superf\u00edcies e impedindo sua difus\u00e3o na fase de zirc\u00f4nia. Al\u00e9m disso, sabe-se que esses aditivos reduzem a cin\u00e9tica de transforma\u00e7\u00e3o de fase (Pezzotti et al., 2010a).<\/p>\n
As cer\u00e2micas ZTA apresentam alta resist\u00eancia mec\u00e2nica por meio do endurecimento por transforma\u00e7\u00e3o. Quando submetidas a tens\u00e3o, as part\u00edculas de zirc\u00f4nia alteram sua estrutura cristalina, passando de uma estrutura tetragonal metaest\u00e1vel para uma estrutura moncl\u00ednica, o que provoca uma expans\u00e3o de volume que comprime a matriz de alumina ao redor, impedindo a propaga\u00e7\u00e3o de trincas e aumentando a tenacidade \u00e0 fratura.<\/p>\n
A adi\u00e7\u00e3o de \u00edtria e cromo \u00e0 matriz de alumina pode aumentar sua resist\u00eancia ao ataque qu\u00edmico da \u00e1gua ou de fluidos corporais, o que \u00e9 particularmente relevante em aplica\u00e7\u00f5es m\u00e9dicas nas quais pode ocorrer corros\u00e3o assistida por tens\u00e3o da alumina em contato com \u00e1gua ou fluidos corporais. Essa caracter\u00edstica torna o material ainda mais adequado para a prote\u00e7\u00e3o contra a corros\u00e3o induzida por tens\u00e3o em ambientes m\u00e9dicos, onde o contato com \u00e1gua ou fluidos corporais poderia resultar em corros\u00e3o induzida por tens\u00e3o em substratos de alumina.<\/p>\n
O Biolox Delta, da CeramTec, \u00e9 um exemplo de material cer\u00e2mico ZTA e j\u00e1 foi implantado em mais de 320.000 cabe\u00e7as femorais e 160.000 revestimentos acetabulares para proporcionar resist\u00eancia, tenacidade, resist\u00eancia \u00e0 fratura e resist\u00eancia ao desgaste que superam as da alumina pura \u2014 algo que nenhum outro biomaterial cer\u00e2mico atualmente utilizado em aplica\u00e7\u00f5es ortop\u00e9dicas consegue igualar.<\/p>\n
A combina\u00e7\u00e3o de tenacidade e resist\u00eancia da zirc\u00f4nia a torna um excelente material de corte, especialmente para o corte de materiais de alto desempenho, como o nitreto de boro c\u00fabico (CBN). Sua resist\u00eancia superior ao desgaste permite que ela opere em altas velocidades com menos aquecimento e vibra\u00e7\u00e3o do que as ferramentas de carboneto de tungst\u00eanio, al\u00e9m de ser quimicamente inerte, apresentar baixo atrito e possuir boa dureza a quente e resist\u00eancia \u00e0 ruptura em compara\u00e7\u00e3o com os metais. Al\u00e9m disso, a ZTA apresenta expans\u00e3o t\u00e9rmica relativamente baixa, o que a torna adequada para ambientes de usinagem com umidade, como superf\u00edcies usin\u00e1veis de CBN ou metais.<\/p>\n
Garvie et al. (1975) descobriram que precipitados metaest\u00e1veis tetragonais finamente dispersos poderiam ser transformados na fase monocl\u00ednica por meio de tratamentos qu\u00edmicos, proporcionando propriedades mec\u00e2nicas aprimoradas, como resist\u00eancia \u00e0 flex\u00e3o e tenacidade. Aplica\u00e7\u00f5es comerciais utilizam estabilizadores para controlar esse processo de transforma\u00e7\u00e3o e aumentar a tenacidade \u2014 por exemplo, a CeramTec comercializou o Biolox Delta ZTA com \u00edtria como estabilizador, bem como aditivos contendo cromo e estr\u00f4ncio para potencializar os mecanismos de tenacidade dentro de sua matriz de alumina.<\/p>\n
O tamanho das part\u00edculas de zirc\u00f4nia desempenha um papel essencial no endurecimento, sendo que part\u00edculas menores proporcionam melhor dispers\u00e3o e forma\u00e7\u00e3o de microfissuras. Al\u00e9m disso, alterar a propor\u00e7\u00e3o entre zirc\u00f4nia e alumina permite que os projetistas adaptem as propriedades da cer\u00e2mica especificamente para aplica\u00e7\u00f5es individuais \u2014 hastes e tubos para implantes m\u00e9dicos, mangas isolantes para componentes de aeronaves de alta altitude ou componentes automotivos podem se beneficiar de pe\u00e7as personalizadas criadas especificamente com cer\u00e2mica de zirc\u00f4nia.<\/p>\n
As cer\u00e2micas de zirc\u00f4nia s\u00e3o materiais duros, resistentes ao desgaste e termicamente est\u00e1veis, que oferecem excelente resist\u00eancia ao atrito, tornando-as adequadas para ferramentas de corte. Suas propriedades \u2014 combinadas com alta elasticidade e tenacidade \u00e0 fratura \u2014 tamb\u00e9m fazem do ZTA um excelente material. Quando aquecido a temperaturas normais, o ZTA apresenta desempenho superior ao da alumina pura, oferecendo maior resist\u00eancia \u00e0 flex\u00e3o e tenacidade \u00e0 fratura; suas propriedades mec\u00e2nicas podem at\u00e9 mesmo ser adaptadas de acordo com as necessidades espec\u00edficas de cada aplica\u00e7\u00e3o, com base na propor\u00e7\u00e3o de zirc\u00f4nia e alumina presente em sua composi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
A alumina refor\u00e7ada com zirc\u00f4nia (ZTA) se destaca como uma op\u00e7\u00e3o atraente em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 zirc\u00f4nia monol\u00edtica, gra\u00e7as \u00e0s suas propriedades de encapsulamento. Enquanto a zirc\u00f4nia monol\u00edtica \u00e9 suscet\u00edvel \u00e0 quimisor\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas de \u00e1gua e \u00e0 degrada\u00e7\u00e3o em baixas temperaturas, a ZTA oferece uma matriz protetora que encapsula as transforma\u00e7\u00f5es locais em seu interior, limitando assim a propaga\u00e7\u00e3o dessas transforma\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
O mecanismo de encapsulamento do ZTA n\u00e3o apenas evita a degrada\u00e7\u00e3o em baixas temperaturas, mas tamb\u00e9m torna o material menos vulner\u00e1vel \u00e0 corros\u00e3o assistida por tens\u00e3o na \u00e1gua ou em fluidos corporais, devido \u00e0 transforma\u00e7\u00e3o localizada de gr\u00e3os de zirc\u00f4nia tetragonal em gr\u00e3os de zirc\u00f4nia monocl\u00ednica, que ocorre dentro de cada gr\u00e3o de zirc\u00f4nia, em vez de se espalhar por todo o material. Al\u00e9m disso, o ZTA \u00e9 menos propenso \u00e0 propaga\u00e7\u00e3o de trincas sob cargas de fadiga devido \u00e0 sua capacidade de resistir \u00e0 deforma\u00e7\u00e3o em temperaturas elevadas.<\/p>\n
A alumina refor\u00e7ada com zirc\u00f4nia (ZTA) \u00e9 o resultado da combina\u00e7\u00e3o da resist\u00eancia e durabilidade da zirc\u00f4nia com a resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o da alumina, resultando em um material t\u00e9cnico avan\u00e7ado que supera ambos os materiais isoladamente. Como cer\u00e2mica composta \u00e0 base de zirc\u00f4nia, a ZTA \u00e9 muito mais dur\u00e1vel do que cada um de seus componentes individualmente; al\u00e9m disso, apresenta maior resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o e suporta temperaturas mais elevadas do que as aluminas padr\u00e3o.<\/p>\n
Um fator essencial para a durabilidade da ZTA reside em sua capacidade de manter sua fase tetragonal metaest\u00e1vel mesmo em temperaturas mais elevadas, gra\u00e7as \u00e0 incorpora\u00e7\u00e3o de alumina como agente estabilizador em sua matriz. A alumina tamb\u00e9m possui um m\u00f3dulo de elasticidade muito maior do que a zirc\u00f4nia monol\u00edtica, o que ajuda a absorver a energia qu\u00edmica e mec\u00e2nica que, de outra forma, causaria a transforma\u00e7\u00e3o em fases monocl\u00ednicas e uma maior degrada\u00e7\u00e3o da alumina refor\u00e7ada com zirc\u00f4nia. Testes est\u00e1ticos e c\u00edclicos tanto na alumina quanto na zirc\u00f4nia monol\u00edtica demonstraram que a ZTA oferece tenacidade e limite de tens\u00e3o para propaga\u00e7\u00e3o de trincas significativamente superiores aos da zirc\u00f4nia monol\u00edtica. A combina\u00e7\u00e3o de alta resist\u00eancia e tenacidade da zirc\u00f4nia e da alumina proporciona resist\u00eancia ao desgaste superior para aplica\u00e7\u00f5es que suportam cargas, tornando-a perfeita para uso em componentes ortop\u00e9dicos, como pr\u00f3teses de quadril, ou em cortadores e ferramentas industriais, veda\u00e7\u00f5es resistentes \u00e0 abras\u00e3o ou aplica\u00e7\u00f5es de minera\u00e7\u00e3o.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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