L’allumina rinforzata con zirconia (ZTA) è un composito ceramico ad alte prestazioni che combina la durezza e la resistenza all’usura dell’allumina (Al₂O₃) con la tenacità alla frattura della zirconia (ZrO₂). Questa combinazione si traduce in un materiale con proprietà meccaniche superiori, che lo rende adatto ad applicazioni complesse in diversi settori. Di seguito sono riportati i dettagli principali sulla ZTA e le sue applicazioni:
1. Composizione e proprietà
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Allumina (Al₂O₃) : garantisce elevata durezza, resistenza all’usura e stabilità termica.
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Zirconia (ZrO₂) : migliora la tenacità subendo una trasformazione di fase indotta dallo stress , che assorbe energia e previene la propagazione delle crepe.
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Composizione tipica : 10-20% ZrO₂ in una matrice Al₂O₃.
Proprietà principali:
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Elevata tenacità alla frattura (rispetto all’allumina pura)
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Ottima resistenza all’usura
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Buona stabilità termica e chimica
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Elevata resistenza e durezza
2. Applicazioni dell’allumina rinforzata con zirconia (ZTA)
A. Medico e odontoiatrico
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Impianti ortopedici (ad esempio articolazioni dell’anca e del ginocchio) – per la biocompatibilità e la resistenza all’usura.
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Impianti dentali e corone : resistenza ed estetica migliorate rispetto alla zirconia pura o all’allumina.
B. Parti soggette ad usura industriale
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Utensili da taglio e inserti : maggiore tenacità per applicazioni di lavorazione meccanica.
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Filiere per trafilatura : resistenti all’usura abrasiva.
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Guarnizioni e cuscinetti per pompe : resistono ad ambienti difficili.
C. Difesa e armatura
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Corazza balistica (giubbotti antiproiettile, protezione del veicolo): resistenza agli urti migliorata grazie all’assorbimento di energia dalla trasformazione di fase della zirconia.
D. Elettronica e Ingegneria
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Componenti semiconduttori : utilizzati in ambienti ad alta usura.
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Parti di ingegneria di precisione : dove la stabilità dimensionale è fondamentale.
E. Automotive
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Sedi e guide valvole : resistono all’usura in ambienti motore ad alta temperatura.
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Componenti dei sensori : per ambienti di scarico difficili.
3. Vantaggi rispetto all’allumina pura o alla zirconia
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Maggiore tenacità rispetto all’allumina pura (meno fragile).
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Migliore resistenza all’usura rispetto alla zirconia pura.
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Conveniente rispetto alla zirconia completamente stabilizzata.
