Содержание

Что лучше выбрать Металлокерамику или Цирконий?

Консультация врача

Что лучше выбрать – коронку из циркония или из металлокерамики. У каждого из этих материалов есть свои особенности. Прежде чем делать отдавать предпочтение циркониевой или металлокерамической коронке, рекомендуем ознакомиться с их основными преимуществами и недостатками.

Преимущества и недостатки циркониевых коронок

У любых зубопротезных конструкций есть свои собственные достоинства и недостатки, вопрос всегда только в том, чего больше – плюсов или минусов.

Плюсы коронок из оксида циркония:

  • Гипоаллергенность, высокая биосовместимость с человеческими тканями.
  • Безопасность для пародонта.
  • Высокая эстетичность – оксид циркония абсолютно идентичен натуральным зубам по цвету и степени прозрачности.
  • Возможность устанавливать такие коронки и на передние, и на жевательные зубы.
  • Высокая прочность и износостойкость.
  • Плотное прилегание к зубу, исключающее риск заболевания кариесом и раздражение десен.
  • На границе зуба и десны нет зоны окрашивания, которая иногда появляется при использовании металлических и металлокерамических коронок.
  • Удобная установка.

Недостатки. Присутствует только один недостаток – это высокая стоимость продукции, ведь диоксид циркония представляет собой качественный и дорогой материал. К тому же дорогостоящий материал не так-то легко обработать.

Преимущества и недостатки металлокерамики

Преимущества:

  • Неплохая эстетика. Если врач подошел к работе ответственно, конструкции будут вполне соответствовать внешнему виду зубов;
  • Высокая функциональность. Металлокерамическая коронка отлично справляется с задачей пережевывания пищи, не доставляя пациенту никакого дискомфорта;
  • Защита зуба и десны от бактерий. Если все этапы изготовления и установки конструкции были выполнены в соответствии с правилами, коронка станет надежным барьером на пути микроорганизмов;
  • Прочность, которую обеспечивает наличие металлического каркаса, изготовленного методом литья;
  • Керамическая облицовка достаточно долговечна, она не подвержена истиранию;
  • Высокая биологическая совместимость. Если конструкции изготовлены и установлены правильно, они не вызовут никаких изменений в деснах.Для протезирования передних зубов металлокерамика — не лучший выбор;
  • Стоимость. Цена металлокерамической коронки заметно ниже, чем циркониевой.

Недостатки металлокерамики:

  • Сошлифовка тканей значительна. Обычно она составляет не менее 1,5 мм со всей зубной окружности.
  • Практически всегда необходимо депульпирование. Это обусловлено, опять же, значительной толщиной сошлифовки. Чем она больше, чем выше вероятность ожога пульпы, в связи с чем врачи предпочитают не рисковать и удалить ее.
  • Эстетичность металлокерамики высокая, но не идеальная. Если речь идет о протезировании одиночного переднего зуба, коронка будет заметна.
  • Высокая прочность – не только достоинство, но и недостаток, поскольку по этой причине могут стираться противоположные зубы, что приводит к возникновению сколов.
  • Если применялась технология установки без плечевой массы, со временем может проступить темная полоса у десны.
  • Может возникнуть аллергия на металл.
  • Изделие не может быть отбелено, поскольку отбеливающие химические средства способны проникать лишь в натуральную эмаль. В связи с этим важно правильно ухаживать за протезом, полировать его и проходить процедуру ультразвуковой чистки.

Протезы из диоксида циркония по качеству практически идеальны, благодаря своим свойствам он применяется в том числе для производства имплантов и абатментов. С другой стороны, ответ на вопрос, что лучше (металлокерамика или цирконий на коронки) с точки зрения стоимости, также очевиден. Многих пациентов вариант с диоксидом циркония не устраивает из-за больших финансовых затрат, поэтому они выбирают металлокерамику как более дешевый вариант.

Консультация врача

отличия от металлокерамики, преимущества, показания

Изготовление коронки (зуба) металлокерамической (за один зуб) из материала: 
Металлокерамическая коронка20000
Коронка на спецсплаве (без стоимости сплава)22000
Изготовление временной коронки (лабораторная)5000
Изготовление временной коронки (клиническая)3000
Припасовка временной коронки500
Изготовление временной коронки на имплантате7000
Изготовление промежуточных коронок8000
Изготовление коронки (зуба) металлокерамической на имплантате (фиксация на цемент)26000
Изготовление коронки (зуба) металлокерамической  на имплантате (фиксация винтовая)28000
Изготовление цельнолитой керамической коронки (безметалловая керамика) –Циркон PRETTAU (в том числе на имплантате)50000
Изготовление керамической коронки на диоксиде циркония42000
Безметалловая керамика на имплантате42000
Люминир (за один зуб)40500
Винир e.max42000
Безметалловая керамическая коронка IPS e.max42000
Керамическая вкладка24000
Изготовление безметалловой керамической коронки на имплантате с фрезерованным абатмантом60000
Изготовление безметалловой керамической коронки на имплантате с фрезерованной циркониевой каппой65000
Изготовление литой культевой вкладки: 
Прямой метод8000
На модели разборная9500
Дополнительный штифт2800
Вкладка культевая ZrO212000
Вкладка культевая разборная ZrO214000
Вкладка покрытая опаком8000
Усилитель базиса съемного протеза5500
Усилитель базиса литой12100
Снятие коронки2000
Цементирование коронки (за единицу фиксации) 
Цементирование коронки (за единицу фиксации) — постоянный цемент, временный цемент700
Цементирование коронки (за единицу фиксации)- адгезивная фиксация1500
Изготовление частичного пластиночного съемного протеза на одну челюсть36000
Изготовление частичного съемного протеза на одну челюсть по технологии «Кватротти»80000
Изготовление частичного съемного протеза по технологии «Кватротти» на один зуб25000
Изготовление частичного съемного протеза на одну челюсть нейлоновый базис78000
иммедиат- протез до 3 зубов22000
Частичный съемный протез до 3-х зубов ( нейлоновый базис)35000
Покрывной протез на искусственных опорах ( до 4-х опор)220000
Гарнитур зубов ( Германия)7200
Изготовление полного съемного пластиночного протеза на одну челюсть80000
Изготовление высокоэстетичного полного съемного протеза150 000
Условно съемочный протез с балочной фиксацией250000
Изготовление бюгельного протеза с опорно-удерживающими кламмерами на одну челюсть95000
Дентоальвеолярный кламмер8000
Изготовление шинирующего бюгельного протеза на одну челюсть100000
Изготовление бюгельного протеза на замковых креплениях (аттачментах) на одну челюсть (Bredent)85000
Изготовление бюгельного протеза -на двух замках «МК-1+»125000
Односторонний бюгельный протез (1замок) «МК-1+»100000
Шинирование зубов с помощью технологии типа «Риббонд» (за один зуб )4000
Избирательное пришлифовывание с целью коррекции прикуса за один зуб600
Снятие слепков и изготовление диагностических моделей (за две челюсти)3000
Снятие слепка и изготовление диагностических моделей за одну челюсть1500
Коррекция десневого края для снятия слепков с применением лазера2000
Каппа спортивная 3 –х слойная15500
Каппа от Бруксизма16000
Изготовление индивидуального абатмента18000
Изготовление индивидуального абатмента из спецсплава (без стоимости сплава)10000
Изготовление индивидуального абатмента из диоксида циркония22500
Фрезерование стандартного абатмента4500
Индивидуальная ложка2500
Удаление армирующих элементов из зуба.3500
Починка съемного протезаот 6400
Перебазировка съемного протеза6400
Прикусной шаблон1500
Прикусной шаблон на жестком базисе3500

Цирконий и металлокерамика сравнение — «ECONOMSTOM»

Преимущества металлокерамических изделий состоят в том, что они закрывают проблему, обеспечивая широкий выбор по материалам и стоимости. Суть выбора пациента заключается в том, чтобы в соответствии со своими предпочтениями по материалам и с учетом индивидуальных реакций на металлы он может выбрать тот вариант, который будет оптимален по сочетанию следующих критериев: внешний вид, долговечность и стоимость коронки из металлокерамики в СПб.

Изготовленные из сплавов драгоценных и медицинских металлов, коронки обладают рядом положительных пользовательских качеств, среди которых прочность каркаса и приятный внешний вид. Никель и кобальт или никель и хром дают возможность установки коронки из металлокерамики по бюджетным ценам, сплавы золота и палладия поднимают ценовую планку, а титановые коронки относят к разряду премиум класса по стоимости и надежности.

О всех типах коронок

Запишись на осмотр!


Если стоматолог настаивает на том, чтобы поставили мосты из металлокерамики или коронки, то не стоит сопротивляться, поскольку пациент вместе с такими изделиями получает отличную функциональность, безопасность, простоту в уходе, совместимость и гипоаллергенность.

К недостаткам таких протезов относят большую твердость материалов по сравнению с натуральной эмалью, необходимость в обтачивании зубов и удалении из них пульпы, а также в том, что металл иногда воздействует на десну, изменяя цвет в месте касания.

Сколько стоит коронка или мост на зубы из металлокерамики? В комплексную цену включены консультации ортопеда, снимок зубов, их подготовка к протезированию, анестезия, временный протез, изготовление конструкции, в состав которой входят не только коронки, но и бюгельные протезы, штифты. В зависимости от сложности ситуации и выбранных материалов конечная стоимость может варьировать в широких диапазонах.

Цирконий и металлокерамика: сравнение

Циркониевые коронки выполнены без металлической основы, что дает возможность материалу отражать свет без искажения и тем самым удивительно точно имитировать эмаль натуральных зубов. Диоксид циркония обладает отличной износостойкостью, прочностью, долговечностью, при том, что не имеет противопоказаний для применения – абсолютная совместимость и отсутствие аллергии. Если учесть, что при посадке коронки из циркония соседние зубы минимально обтачиваются, то это добавит плюсов материалу. Высокая плата за удовольствие иметь красивые и надежные зубы – вполне приемлемая жертва.

Не откладывайте лечение зубов на потом, потом может не представиться такого шанса воспользоваться уникальным акционным предложением, приуроченного к 10-летнему юбилею сети клиник «ECONOMSTOM»! Цены на передовое современное протезирование коронками из диоксид циркония снижены вдвое и практически достигли уровня стоимости металлокерамических аналогов. Однако, металлокерамика, как известно, устарела, и имеет ряд недостатков, которых лишено протезирование монолитной керамикой.

Запись на прием ведется по телефону:
+7 (812) 988-66-16 или +7 (953) 379-37-11.

Гера — Медицинский центр — Циркониевые коронки

Современная ортопедическая стоматология на сегодняшний день располагает огромным арсеналом средств для восстановления функции и эстетики зуба. На консультации, как правило, врачом предлагается несколько вариантов лечения различных стоимостных категорий, разъясняются их преимущества и недостатки. Главное отличие, определяющее стоимость работы,  – это используемый материал конструкции (коронки). Однако зачастую для пациента достаточно сложно сделать выбор, непонятно, чем обоснована цена дорогостоящих материалов, и стоит ли переплачивать.

В настоящее время оксид циркония, однозначно, считается лучшим материалом для протезирования. Преимущества циркониевых коронок из данного материала обусловлены его уникальными свойствами (прочность, эстетичность), а также отсутствием металлического каркаса (в отличие от металлокерамики). Циркониевые коронки по цвету не отличаются от собственных зубов, выглядят очень натурально и естественно. Можно не беспокоиться о каких-либо возможных повреждениях, которые иногда могут произойти на металлокерамике – сколы при неудачном смыкании зубов, при случайном попадании в пищу твердых кусочков (например, камушек в соли или скорлупа ореха). При использовании циркония отсутствует характерная для металлокерамических коронок темная полоса у десны, которая обусловлена реакцией десны на металл (это особенно важно для эстетической зоны).

Кроме того, цирконий обладает таким важным качеством, как биосовместимость. Понятно, что после протезирования в полости рта появляются инородные тела, изготовленные из материалов, не свойственных организму человека. Наличие во рту металлических включений (металлокерамические коронки) может привести к неприятным последствиям. Слюна, являясь биологическим электролитом, создает благоприятные условия для выделения ионов сплавов металлов, которые оказываются в полости рта и проглатываются со слюной. Некоторые пациенты жалуются на металлический вкус, искажение вкусовой чувствительности, ощущение различных привкусов. Цирконий же абсолютно нейтрален к слюне, не вызывает никаких реакций. Даже по прошествии многих лет можно быть уверенным в его полной надежности и безопасности для организма.

Относительно мнения о  высокой цене циркониевой коронки, отдельно приведем следующий аргумент. Циркониевая коронка имеет очень важное качество, состоящее в том, что применение данного материала дает возможность протезировать зубы без удаления нерва. В результате того, что циркониевая коронка имеет небольшую толщину (из-за отсутствия металлического каркаса), для ее установки требуется минимальное обтачивание зуба. Таким образом, врач может сохранить покрываемый коронкой зуб живым, и вам не придется оплачивать дорогостоящую подготовку к протезированию — лечение каналов и укрепление зуба культевой вкладкой или стекловолоконными штифтами.

Цены на циркониевые коронки достаточно высоки. Однако их использование выгоднее и с точки зрения сохранения красоты и здоровья зубов, и с финансовой стороны, т.к. это дает возможность избежать дополнительных затрат.

Установка циркониевых коронок для зубов в Минск: цены, отзывы

Коронки из диоксида циркония выглядят максимально естественными. В отличие от металлокерамики, безметаллоывые конструкции не имеют в составе металлического колпачка, который может просвечивать при направлении на него лучей света.

Колпачок, на который наносят керамическую массу, изготавливают из оксида алюминия, форфора или диоксида циркония, который идеально сочетает оптические и прочностные характеристики. Отсутствие металла у коронки из диоксида циркония может гарантировать гипоаллергенность, безвредность для ЖКТ, отсутствие изменений слизистой оболочки десен и ротовой полости.

Преимущества

  • Внешний вид. Безметалловая керамика на основе диоксида циркония не имеет просвечивающегося внутри металла.
  • Прочность. По устойчивости к механическим нагрузкам они не уступают, а даже превосходит металл и металлокерамику.
  • Хорошее краевое прилегание. Циркониевые коронки для зубов идеально обтягивает шейку зуба и сопоставляется с уступом.
  • Универсальность. Их можно фиксировать и в боковых, и во фронтальных участках.
  • Биосовместимость. Коронки из циркония (стоимость указана на сайте) не вызывают реакцию организма на свое присутствие.
  • Маленький вес. Они весят меньше, чем металлокерамические.
  • Стойкость к перепадам температур. Безметалловые коронки на передние зубы не трескается при резком изменении температуры.

Циркониевые коронки в Минске ставят все чаще, несмотря на высокий прайс. Цена на коронку из оксида циркония в числе платных услуг значительно превышает прайс металлокерамики, однако, полностью оправдывает ее.

Установка коронок на зубы

  1. Подготовка зуба. Иногда живые зубы, подлежащие покрытию циркониевыми коронками, депульпируют. Осуществляется детракция десны. Десна смещается специальными нитями для качественного снятия оттиска и препарирования.
  2. Препарирование зуба или культи.
  3. Снятие двуслойного оттиска силиконовой массой. Оттиск снимается обычно в два этапа. Сначала снимается базовый слепок, а затем наносится корригирующая масса, которая отображает все детали отпрепарированного зуба, в особенности, шейку и уступ.
  4. Определение цвета будущей коронки.
  5. Изготовление временных коронок.
  6. Отливка модели в лаборатории и изготовление зубов из циркония (цена указана в разеделе) с использованием компьютерных технологий.
  7. Фиксация на постоянный цемент. Предварительно делается примерка.

Циркониевые коронки по доступной стоимости устанавливают подобно любым другим. Главное отличие составляет лабораторный этап — изготовление. Цена на циркониевые коронки выше из-за дороговизны зуботехнической работы.

Протезирование безметалловой керамикой в Минске

В центре «Аладен» выполняется большинство видов ортопедических работ, в том числе и протезирование циркониевыми коронками.

Безметалловая керамика популярна среди пациентов. В «Аладен» можно изготовить одиночные циркониевые коронки в Минске по доступной цене или мостовидные протезы. Возможно как обычное протезирование, так и на имплантатах.

Опытные стоматологи смогут подобрать идеальный план лечения, учитывая стоимость коронки из диоксида циркония. Зубные техники имеют достаточный опыт и работают с использованием самого современного оборудования.

Обратившись в клинику «Аладен», Вы сможете получить грамотную консультацию стоматолога-ортопеда, все необходимые профессиональные медицинские услуги и вернуть себе белоснежную улыбку.

Циркониевые коронки — цена в Москве, стоимость коронки на зуб из циркония

Что это такое?

Циркониевая коронка на зуб изготавливается из уникального сплава. Диоксид циркония получают из одноименного минерала. Главные преимущества материала – красивый белый цвет и невероятная прочность, а также возможность создать правильную жевательную нагрузку, предотвращая дальнейшее разрушение зубов. Благодаря этим характеристикам диоксид циркония быстро вытеснил другие разновидности коронок и стал невероятно популярным среди протезистов и зубных техников. Однако пациенты ценят материал за другую характеристику. Современные циркониевые коронки практически невозможно отличить от настоящего зуба, их вид максимально приближен к естественному оттенку и блеску эмали. Вот почему диоксид циркония уже более десяти лет активно используется для производства виниров, люминиров и коронок в эстетическо-значимой зоне.

Достоинства материала

Кроме того, что циркониевые коронки способны визуально заменить утраченный зуб, они имеют и другие плюсы:

  • Практически не провоцируют аллергических реакций. В отличие от металлокерамики они не вызывают отторжения и легче переносятся, в том числе людьми с высокой чувствительностью десен и аллергиками.
  • Долговечность. Циркониевая коронка изнашивается гораздо дольше, чем фарфор или металлокерамика. Это значит, что заменять такой протез придется реже, а это поможет сэкономить бюджет.
  • Легкость. Коронка из диоксида циркония легче, чем из других материалов. При этом она обеспечивает правильную нагрузку на зуб или имплантат, предотвращая дальнейшие дегенеративные процессы.

Возможные недостатки

У циркония и фарфора примерно одинаковые эстетические качества. Однако диоксид прослужит гораздо дольше, лучше переносит воздействие температур и других неблагоприятных факторов. Единственным минусом таких коронок может стать их довольно высокая цена, особенно по сравнению с привычными бюджетными материалами. Однако нужно понимать, что диоксид циркония – вариант долговечный и надежный. Он способен прослужить несколько лет, сохраняя все свои эксплуатационные характеристики. Кроме того, в отличие от металлокерамики это самый малотравматичный вид протезирования. При выборе коронки на зуб мы рекомендуем отталкиваться не только от стоимости изделия, но и от его характеристик. На данный момент диоксид циркония остается наиболее предпочтительным вариантом для протезирования.

Оксид циркония — лучше чем металлокерамика!

Оксид циркония — лучше чем металлокерамика!

Оксид циркония — лучше чем металлокерамика!

В настоящее время стали набирать популярность коронки, изготовленные без использования металла — безметалловые керамические коронки. В таких коронках функцию каркаса берет на себя оксид циркония.

Такие коронки еще называют «циркониевые коронки» или «керамика на оксиде циркония». Технология изготовления циркониевых коронок появилась еще в прошлом веке, но из-за высокой стоимости широкого распространения не получили.

Стоматологическая клиника Здоровые зубы в Хабаровске предлагает доступную керамику на основе оксида циркония по доступным ценам! Каркас коронки или мостовидного протеза изготавливается из цельного куска оксида циркония в специальных автоматизированных установках методом фрезеровки. А так как весь процесс конструирования и изготовления таких коронок проходит под контролем компьютера — исключаются неточности и погрешности, что дает идеальное и точное исполнение даже самой сложной работы.

Керамическая коронка на основе оксида циркония отличается от металлокерамической только внутренней частью (каркасом) — но это отличие меняет и внешний вид коронки. Например, при ультрафиолетовом свете металлокерамика кажется серой, а циркониевая коронка остается неизменной при любом типе освещения. Керамика оксид циркония чаще всего используется при протезировании передних и жевательных зубов. Керамика на оксиде циркония обладает тем же коэффициентом цветопоглащения, что и свои живые зубы. Данное свойство керамики на оксиде циркония не уступает по своим характеристикам природной эмали зубов. При протезировании зубов керамикой на основе оксид циркония, в отличие от металлокерамики — исключается металлический привкус во рту. Оксид циркония — долговечен, защищает зубы от кариеса под коронкой, защищает от реакции зубов на холод или тепло. Керамика оксид циркония смотрится максимально естественно и позволяет добиться великолепных результатов в протезировании зубов. Протезирование зубов в Хабаровске выходит на новый уровень!

НАГЛУБЛЕНИЕ ВОЛЬФРАМА И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ В АНИЗОТРОПНЫЕ КАРБИД ЦИРКОНИЯ/ВОЛЬФРАМОВЫЕ КЕРМЕТЫ

Анизотропная керамика/металл Композиты могут быть привлекательными из-за их адаптируемых и направленных тепловых и механические свойства. В качестве одного из керамических/металлических композитов, композиты ZrC/W изготовленный методом реактивной инфильтрации, известный как Displacive Метод компенсации пористости (DCP) показал впечатляющие результаты. термические и механические свойства. Здесь мы предложили новый метод для изготовление анизотропных композитов ZrC/W с помощью метод DCP из намотанных заготовок вольфрамовой проволоки.Вольфрамовая проволока намотана и спекается с образованием жесткой заготовки. Преформа науглероживается газом CO для формирования WC, а затем преобразованный в ZrC/W с жидким Zr 2 Cu методом DCP. Кинетический механизм образования WC для реакции между W и CO газа при 1000 ℃ исследовали путем науглероживания пластин W газом CO в течение 12 ч, 24 ч. ч, 36 ч, 48 ч и 96 ч. Установлено, что скорость утолщения пленок WC следовали параболическому закону скорости, который указывал на то, что образование пленки WC с газом CO был ограничен решеткой диффузия реагентов через пленку WC.Эксперимент с инертным маркером показывает, что образование WC при реакции между W и газообразным CO контролировалось диффузия C внутрь через пленку WC. Возможность изготовления анизотропные композиты ZrC/W методом DCP из намотанной заготовки из вольфрамовой проволоки был утвержден. Заготовка из жесткой вольфрамовой проволоки была изготовлена ​​путем ручной намотки и спекания. при 1800 ℃. Преформа была науглерожена газом CO при 1000 ℃ в течение 96 часов. XRD анализы подтвердили образование W с покрытием из WC. Анизотропный композит ZrC/W был успешно изготовлен путем пропитки науглероженной заготовки Zr 2 Cu жидкость.Анализы XRD и EDX подтвердили превращение WC в ZrC/W.

Градусов Тип

Магистр науки в материалах Наука Инжиниринг

Отдел

0

Камбардинг

Кампус

West Lafayette

Консультант / руководитель / Комитет Coit

Kenneth Sandhage

Дополнительный комитет Участник 2

Kevin

Дополнительный член комитета 3

Xinghang Zhang

цирконий | Стэнфордские передовые материалы

В настоящее время энергия, информация и материалы стали символом прогресса человеческой цивилизации, а материалы являются важной материальной основой для выживания и развития человечества.Вслед за металлом, керамикой, полимерными материалами идут металлокерамические материалы с их выдающимися эксплуатационными характеристиками, широким ассортиментом разновидностей и широким спектром применения во всех сферах жизни.

1. Что такое кермет?

Кермет представляет собой конструкционный материал, состоящий из керамической твердой фазы, связанной с металлом или сплавом. Кермет не только сохраняет высокую прочность, высокую твердость, износостойкость, жаростойкость, стойкость к окислению и химическую стойкость керамики, но также обладает хорошей психической вязкостью и пластичностью.

Характеристики металлокерамики в основном включают следующие аспекты:

(1) Смачиваемость металла керамической фазой хорошая.

Смачиваемость частиц металла и керамики является одним из основных условий для оценки микроструктуры и свойств металлокерамики. Чем сильнее смачивающая способность, тем больше вероятность того, что металл образует сплошную фазу, и тем лучше кермет.

(2) Нет сильной химической реакции между металлической фазой и керамикой.

При интенсивной межфазной реакции и образовании компаунда при получении металлокерамики невозможно повысить стойкость керамики к механическим и термическим ударам за счет использования металлической фазы.

(3) Коэффициент расширения между металлической фазой и керамической фазой не будет слишком большим.

Когда коэффициенты расширения кермета и металлической фазы сильно различаются, внутреннее напряжение будет увеличиваться, а термическая стабильность кермета будет снижаться.

2. Методы подготовки металлокерамики

Методы подготовки металлокерамики включают горячее прессование, порошковое спекание и пропитку.

3. Классификация металлокерамики

3.1 Керметы на основе оксидов

Керметы на основе оксидов состоят из оксида алюминия, циркония, оксида магния, оксида бериллия и вольфрама, хрома или кобальта. Они характеризуются жаростойкостью, химической коррозионной стойкостью, хорошей теплопроводностью и высокой механической прочностью.

Смачиваемость между Cr и Al2O3 плохая, но плотный слой Cr2O3 легко образуется на поверхности порошка металлического хрома, поэтому межфазная энергия между ними может быть уменьшена, а смачиваемость может быть улучшена путем образования твердого раствора Al2O3-Cr2O3 . Для частичного окисления металлического хрома часто принимаются некоторые меры, такие как введение следовых количеств водяного пара или кислорода в атмосферу спекания, замена глинозема частью Al(OH) 3 в шихте и замена металлического хрома на часть оксида хрома в замесе.Керметы Al2O3-Cr изготавливаются из a-Al2O3 чистотой 99,5% и электролитического порошка Cr чистотой 99%. Порошки Al2O3 и Cr высушивают или мокрым способом измельчают до нужного размера состава, который может быть сформирован любым методом формования.

3.2 керметы на основе карбида

Керметы на основе карбида. Карбид титана, карбид кремния, карбид вольфрама и другие металлы в качестве матрицы, а также металлический кобальт, никель, хром, вольфрам, молибденовый композит с высокой твердостью, высокой износостойкостью, высокой температурой и другими характеристиками.Вот краткое введение в керметы из карбида титана (TiC).

TiC имеет высокую температуру плавления, высокую твердость, высокий модуль упругости, хорошую термостойкость и химическую стабильность, а его стойкость к высокотемпературному окислению только ниже, чем у SiC. Карбид титана является важным сырьем для цементированного карбида, поэтому он широко используется в качестве твердой фазы в конструкционных материалах для изготовления керметов на основе карбида титана, таких как износостойкие материалы, материалы для режущих инструментов, механические детали и т. д.Это гетерогенный композиционный материал, состоящий из металла или сплава с керамической фазой из карбида титана, который поддерживает высокое качество керамики. Прочность, твердость, износостойкость, жаростойкость, стойкость к окислению и химическая стабильность также хорошие. Из-за этих превосходных физических и химических свойств керметы на основе карбида титана привлекли большое внимание.
3.3 металлокерамика на основе нитрида титана

В 1956 году Ford Motor Company обнаружила, что добавление молибденового сплава к керметам на основе TiC-Ni может улучшить смачиваемость никеля TiC и значительно повысить прочность сплава.В 1971 году Киффер и соавт. обнаружили, что добавление TiN в керметы TiC-Mo-Ni может не только значительно измельчить зерна твердой фазы, улучшить механические свойства керметов при комнатной и высокой температуре, но также значительно улучшить стойкость керметов к высокотемпературной коррозии и окислению. . Поэтому керметы TiC(N)) на основе нитрида карбида титана пользовались большой популярностью в стране и за рубежом. Было обращено внимание и проведены систематические исследования. С 1980-х годов быстро развивались керметы на основе Ti (C, N).Производители твердых сплавов во всем мире представили серию металлокерамических инструментов на основе Ti (C, N). За последние 30 лет, с развитием технологии порошковой металлургии, эволюция состава имеет тенденцию быть стабильной, технология спекания постоянно обновляется, размер порошка постоянно уточняется, кермет на основе Ti (C, N) развился до относительно зрелой стадии.


3.4 боридный кермет

Боридная керамика представляет собой соединения внедрения. Между бором и бором может образовываться множество сложных ковалентных связей.В то же время бор может образовывать ионные связи со многими атомами металлов. Эта характеристика определяет, что борид имеет высокую температуру плавления, высокую твердость, высокую износостойкость и высокую коррозионную стойкость, поэтому он широко используется в материалах из цементированного карбида и износостойких материалах. В боридной керамике бинарные бориды, такие как TiB2, ZrB2 и CrB2, считаются наиболее перспективной боридной керамикой из-за их превосходных свойств. Однако из-за сильной химической реакции между бинарной боридной керамикой, такой как TiB2, и металлической матрицей эффективность спекания ухудшается.

Исследования по практическому применению трехэлементного боридного кермета в промышленной сфере еще предстоит изучить. Существующие проблемы включают в себя:

(1) Поскольку в трехкомпонентном боридном кермете в качестве основного сырья в основном используется порошок молибдена, порошок сплава ферробора, порошок никеля и порошок хрома, стоимость производства высока.

(2) Низкая надежность и воспроизводимость трехэлементного боридного кермета.

4.Применение Кермета

(1) Зона резки

Инструменты из кермета

обладают высокой твердостью, красностойкостью и износостойкостью, а также отличными режущими характеристиками при высокоскоростной резке и сухой резке. При одинаковых условиях резания износостойкость металлокерамического инструмента значительно выше, чем у обычного твердого сплава.

(2) Аэрокосмическая промышленность

Керметы

TiC-Ni использовались в качестве высокотемпературных материалов для лопаток реактивных двигателей с 1950-х годов. Однако частицы TiC агломерируются и растут в процессе спекания, так как никель не может полностью смачивать TiC, что приводит к плохой ударной вязкости материалов и невозможности их использования в качестве жаропрочных материалов.Сам TiC обладает высокой твердостью, высокой температурой плавления, низким удельным весом и хорошей термической стабильностью, а медь обладает отличной электропроводностью, теплопроводностью и хорошей пластичностью. Композиты TiC/Cu, состоящие из TiC и металлической меди, сочетают в себе превосходные свойства обоих и находят применение в качестве проводящих, теплопроводных, износостойких материалов и материалов для футеровки горловины ракеты.

(3) Другие применения

Композитное покрытие

Кермет позволяет изменить внешний вид, структуру и химический состав внешней поверхности металлической матрицы, придать матрице новые свойства.Композитное покрытие из металлокерамики представляет собой превосходный композиционный материал, обладающий преимуществами прочности и ударной вязкости металла и жаропрочности керамики. Он успешно применяется в аэрокосмической, авиационной, национальной оборонной, химической промышленности, машиностроении, энергетике и электронной промышленности.

Композитная труба с керамической футеровкой имеет лучшие характеристики, чем керамическая футерованная труба. Самораспространяющееся высокотемпературное синтез-центробежное литье футеровочной керамики может быть использовано в качестве коррозионно-стойких трубопроводов для транспортировки нефтепродуктов или химических продуктов и полупродуктов, в качестве противоизносных трубопроводов для шахт, в качестве пульпотранспортных трубопроводов на горно-обогатительных фабриках и т.д. как водопроводы с илистым песком.

Беспрецедентное одновременное повышение устойчивости к повреждениям и усталостной прочности композитов диоксид циркония/Ta

Детальный анализ микрофотографии на рис. 2 позволил определить наличие кристаллографических плоскостей (111), соответствующих эквивалентным кристаллам циркония, параллельным Ta ( 110). Кроме того, были также обнаружены плоскости Ta (10–1) (см. вставку изображения FT на рис. 2), поэтому можно сделать вывод, что направление <111> кристалла Ta перпендикулярно плоскости изображения.В связи с этим перпендикулярной плоскостью к семействам {110} и {111} является плоскость Ta(0-1-2). Учитывая геометрию на рис. 2, единственными вероятными плоскостями ZrO 2 , параллельными этой плоскости, являются ZrO 2 {110}. Таким образом, мы можем определить интерфейс на микрофотографии как Ta(1-1-2)/ZrO 2 (3–30). Этот интерфейс имеет несоответствие 16% и ранее не наблюдался в аналогичной системе ZrO 2 /Nb 16 . В этом смысле наличие плоскостей расщепления (012) в размолотых зернах Та может быть причиной таких ориентаций интерфейса 36 .Кроме того, из-за пластинчатой ​​формы частиц Та ожидается, что разные кристаллографические ориентации ZrO 2 образуют интерфейсы с поверхностью Ta (100), как это происходит в композитах ZrO 2 /Nb 16 . Фактически, неэмпирические расчеты прочности связи и стабильности нескольких вероятных границ раздела ZrO 2 /Ta показывают, что экспериментально наблюдаемая граница раздела (3–30)/(1-1-2) является термодинамически стабильной, а ее прочность связи, измеряется работой разделения (Wsep) 37,38 , замедляется (см.S1 и Таблицу S1 дополнительной информации, SI). В то время как полярная граница раздела (100) ZrO 2 /(100) Ta обеспечивает наибольшую прочность связи, хотя ее стабильность ниже. Wsep репрезентативных исследованных интерфейсов колеблется от высоких (~10 Дж/м 2 ) до средних значений (~2 Дж/м 2 ) (см. SI для обсуждения расчетов ab-initio). Таким образом, композиты ZrO 2 /металл демонстрируют различные границы раздела с разной прочностью, будучи наиболее прочными и менее стабильными, и, следовательно, композиты демонстрируют умеренную среднюю прочность интерфейса.В результате связь металлической частицы с матрицей должна быть достаточно прочной для передачи нагрузки и рассеяния энергии за счет пластической деформации металлической частицы, но она должна оставаться достаточно слабой, чтобы поддерживать расщепление и, следовательно, действовать как захват трещины, если металлическая частица большая или с низкой пластичность.

Повышение ударной вязкости должно быть связано с пластичной металлической фазой, которая может поглощать энергию распространения трещины во время разрушения и может усиливать прогиб и перекрывание трещины, а также релаксацию напряжения вблизи вершины трещины.Кроме того, это увеличение произошло из-за присутствия твердого раствора пятивалентных оксидов, таких как Nb 2 O 5 и Ta 2 O 5 , которые повышают преобразуемость циркония 39,40 . В настоящей работе вследствие высокой авидности диоксида циркония к кислороду чешуйки Nb и Ta могут не содержать кислорода в твердом растворе. С другой стороны, шероховатость поверхности излома обоих композитов (ZrO 2 /Nb и ZrO 2 /Ta), спеченных в атмосфере без углерода (атмосфера Ar) 29,41 , а также в данном исследовании , в условиях SPS (с использованием графитовых фильер) оказались практически идентичными.Поэтому присутствие примесей O 2 и C не оказывает существенного влияния на пластичность чешуек Ta и Nb.

Кроме того, следует принимать во внимание влияние остаточных напряжений, связанных с несоответствием КТР между диоксидом циркония и исследуемым металлом. Средний коэффициент теплового расширения в интервале 20–1000 °С составляет 6,73 × 10 –6  °С –1 и 7,3 × 10 –6  °С –1 для Ta и Nb соответственно; в то время как для 3Y-TZP 12 × 10 −6  °C −1 .Таким образом, при остывании этих композитов от температуры спекания арматура сжимается меньше, чем матрица; металлические частицы подвергаются сжимающим напряжениям, а остаточные растягивающие напряжения накапливаются в матрице диоксида циркония при охлаждении от температуры спекания. Когда к зернам t-ZrO 2 приложено остаточное растягивающее напряжение, легко может происходить фазовое превращение. Следовательно, фазовому превращению способствует приложенное напряжение, и скорость превращения увеличивается с его величиной.

В таблице 1 показана моноклинная объемная доля, оцененная на полированных и расколотых поверхностях монолитного диоксида циркония и композитов цирконий/металл. Результаты показывают, что в монолитном ZrO 2 только около 2 об.% тетрагонального оксида циркония перешло в моноклинную фазу во время разрушения. Более того, анализ данных РФА показал, что доля трансформации диоксида циркония значительно возрастает для композитов диоксид циркония/металл. Повышенная трансформируемость может быть связана с эффектом легирования тетрагональности, т.е.е., соотношение параметров ячейки с/а , стабилизированного t-ZrO 2 а также 39,40 . Умеренное значение ударной вязкости монолитного диоксида циркония можно объяснить низкой трансформацией диоксида циркония после разрушения (таблица 1).

Анализы поверхностей излома обоих керамических/металлических композитов после испытаний на изгиб указывают на два различных режима разрушения металлических частиц: i) поверхность излома частиц тантала мало похожа на типичное пластичное образование шейки, связанное с слиянием пустот, такое как показано для чешуйки ниобия (рис.5A–C), и ii) между гребнями и впадинами образуются почти плоские грани, напоминающие хрупкий раскол или межкристаллитную декогезию, наблюдаемые в основном в чешуйках тантала (рис. 5B–D), в соответствии с предыдущими исследованиями 42 .

Рис. 5: Поверхности излома композитов ZrO 2 /Nb (A, C) и ZrO 2 /Ta (B, D) после испытаний на изгиб и усталость соответственно.

Черные стрелки показывают следы округлых зерен, отслоившихся от хрупкой матрицы циркония.Белые стрелки показывают расцепление между матрицей и металлическими частицами. Черные пунктирные стрелки показывают расщепление металлических частиц.

Для исследования эволюции микроструктуры композитов ZrO 2 /Ta с распространением вдавливающей трещины был использован метод FIB. На рис. 6 показано изображение FIB-SEM деталей микроструктуры трещины вдоль траектории трещины. Присутствие металлических частиц микронного размера в керамической матрице приводит к образованию пустот, росту и коалесценции либо в результате разрушения частиц, либо в результате нарушения связи между частицами и матрицей.Эти наблюдения также подтверждают наличие пластической деформации и перекрывания трещин частицами тантала.

Рисунок 6: FIB-SEM изображение распространения трещины в композите цирконий-тантал.

Стрелки указывают на нарушение связи между металлическими частицами и керамикой ( A ), пластическую деформацию ( B ) и перекрытие трещин в связке ( B ).

Меньшие наклоны керамических/металлических композитов на рис. 3 указывают на то, что эти материалы обладают большей прочностью на вдавливание и устойчивостью к дефектам, чем монолитная керамика.Объяснение этой разницы в наклонах заключается в том, что керметы демонстрируют лучшее поведение сопротивления росту трещин (R-кривая), при котором ударная вязкость увеличивается с увеличением длины трещины. Хрупкие материалы, для которых не характерна восходящая R-кривая, имеют наклон 1/3 (пунктирная линия на рис. 3), а материалы с наклоном менее 1/3, как ожидается, будут иметь R-кривую. Для данного дефекта вдавливания композиты ZrO 2 /Ta и ZrO 2 /Nb всегда показывали более высокие значения сопротивления разрушению, а это означает, что устойчивость этих композитов к повреждениям выше, чем у монолитной циркониевой керамики.Хотя керамика ZrO 2 без отпечатков демонстрирует самое высокое значение прочности на излом, прочность на разрушение композитов керамика/металл с отпечатками выше, чем у монолитного диоксида циркония.

Первый вывод, который можно сделать из полученных зависимостей амплитуды напряжений σ max от циклов до разрушения N (рис. 4), заключается в том, что композит ZrO 2 /Nb проявляет усталостные свойства в отличие от ZrO 2 /Ta композитный и монолитный диоксид циркония.Это можно вывести из того факта, что на графиках S N максимальное напряжение (σ max ) для ZrO 2 /Nb уменьшается с циклами до разрушения N , в то время как в случае ZrO 2 /Та композит незначительно изменяется; а для ZrO 2 она практически постоянна. Кроме того, наклон обсуждаемой зависимости log σ max по сравнению с log N аналогичен для циркония по сравнению с композитами ZrO 2 /Ta.Поэтому чувствительность ZrO 2 /Nb к циклическим напряжениям выше, чем у монолитного диоксида циркония и композитов ZrO 2 /Ta. Более высокий наклон на рис. 4 указывает на большее накопление повреждений при циклическом нагружении 43 . Можно сделать вывод, что диоксид циркония SPS слишком хрупок, без какого-либо механизма трансформационного упрочнения. Это может быть связано с наноразмерной природой зерен диоксида циркония, размер которых ниже критического размера трансформации. Таким образом, для всех практических целей SPS-оксид циркония не проявляет признаков циклической усталости.Эффекты циклической усталости в керамических/металлических композитах связаны с циклической деградацией мостиковой зоны, что приводит к снижению ее экранирующей способности. Механизм «циклического расщепления» был предложен для объяснения этой деградации в случае ОЦК металлов 44,45 . Повышенная скорость деформации, связанная с высокочастотным циклическим нагружением (20 Гц), способствует быстрому росту усталостной трещины в металлической фазе за счет «циклического расщепления», а не за счет пластичных механизмов, наблюдаемых в испытаниях на прочность при изгибе (рис.5). Таким образом, преждевременное усталостное разрушение металлических частиц ограничивает эффективность вязкофазного упрочнения при циклическом нагружении 46 . Ожидается, что улавливание и повторное зарождение усталостной трещины в пластичной фазе, связанное с затуплением (посредством межфазной декогезии металлических частиц), и копланарное образование мостов из нескольких и прерывистых фронтов трещины, внесут основной вклад в сопротивление росту усталостной трещины 31,47 .

Ниобий имеет физические и химические свойства, сходные со свойствами элемента тантала, но он демонстрирует более низкий модуль упругости, чем у тантала (105 ГПа против 186 ГПа) и предел текучести (240 МПа против 380 МПа) 48 .Наше моделирование показало аналогичные значения прочности поверхности раздела для различных керамических/металлических композитов, состоящих как из металлов Ta, так и из Nb. Следовательно, наиболее важный механизм, объясняющий различия в кривых усталости для обоих композитов, должен исходить из относительного веса упругого и пластического режимов объемных металлов. Таким образом, металлические частицы ниобия демонстрируют более высокий уровень деформации при изгибающем напряжении, чем металлические частицы тантала, и, следовательно, более высокую шероховатость поверхности излома.В режиме динамического нагружения тантал разрушался в результате упругого процесса, который прогрессировал путем зарождения рассеянных наноразмерных пустот с последующим ростом кластеров пустот и их соединением с довольно острыми трещинами между пустотами, демонстрирующими небольшую межпустотную деформацию, в отличие от поведения ниобия, где обширные наблюдалось образование шейки пустот. На рис.7. После механических испытаний значения шероховатости поверхности излома композитов ZrO 2 /Ta (рис. 7А и Б) ниже, чем у материала ZrO 2 /Nb (рис. 7В и Г). . Значения Ra на ≈25 % и ≈55 % ниже в случае быстрого и докритического роста трещины соответственно. Этот факт является четким количественным показателем более высокого вклада пластичности Nb, чем Та, в сопротивление росту трещины при разрушении. Кроме того, металлические частицы ниобия демонстрируют гораздо более высокий уровень пластической деформации под действием усталостной нагрузки, чем металлические частицы тантала.Предполагается, что стационарное состояние достигается в результате равновесия между накоплением защиты из-за роста трещины и вызванной циклами деградацией. В случае композита ZrO 2 /Ta малый зазор между матрицей и модулем упругости частиц металла должен играть важную роль. Энергия вершины трещины не использовалась для пластического деформирования металлических частиц, как в случае композита ZrO 2 /Nb, где модуль упругости Nb почти в два раза ниже, чем у керамической матрицы.Тогда сопротивление распространению трещины в данном конкретном случае (ZrO 2 /Ta) может быть объяснено внутренними механизмами взаимодействия трещины с частицей, включая повторное зарождение трещины (в матрице и/или частице), разветвление трещины, затупление трещины, ограниченное отслоение поверхности раздела и прерывистый (внеплоскостной) прогиб трещины. С другой стороны, металлические частицы ниобия и тантала показали более низкий уровень пластической деформации при усталостной нагрузке, чем при изгибающем напряжении, и, следовательно, более низкую шероховатость (значение Ra ≈30 % и ≈60 % ниже в случае ZrO 2 /Nb и композит ZrO 2 /Ta соответственно).Следовательно, взаимодействие частиц трещины при циклическом нагружении отличается от взаимодействия, наблюдаемого при монотонном нагружении. Поскольку рост усталостной трещины происходит при интенсивности напряжений ниже критической, вклад деформации металлов в упрочнение, естественно, будет меньше, чем при монотонных нагрузках. Однако отсутствие значительной пластической деформации частиц Ta в композите ZrO 2 /Ta при циклическом нагружении является неожиданным, поскольку известно, что металлические материалы подвержены усталости.Таким образом, присутствие армирующих элементов из Та, оказывая сильное влияние на повышение ударной вязкости керамики из диоксида циркония при монотонной нагрузке, также эффективно повышает устойчивость к росту усталостных трещин. Для прогнозирования усталостной долговечности вдавливаемых материалов с эквивалентным начальным размером дефекта была выбрана нагрузка при вдавливании 98 Н и 294 Н для монолитной керамики и керамических/металлических композитов соответственно. Исходный размер дефекта составлял около 335 мкм для всех исследованных составов. Усталостная долговечность дисковых образцов при вдавливании представлена ​​в полулогарифмической форме как зависимость пикового напряжения от количества циклов до разрушения (рис.8). Образцы с отпечатками испытывали в тех же циклических условиях, что и образцы без отступов.

Рисунок 7

Трехмерные изображения поверхности излома композитов и соответствующие значения шероховатости (Ra, мкм) после двухосного изгиба (А – ZrO 2 /Ta и С – ZrO 2 /Nb) и усталости (B – ZrO 2 /Ta и D – ZrO 2 /Nb).

Рисунок 8: S–N график циклов до разрушения ( N ) композитов ZrO 2 , ZrO 2 /Ta и ZrO 2 /Nb.

Предел прочности при изгибе образцов без отпечатков также нанесен на график.

Было показано, что усталостная долговечность хорошо отполированных керамических/металлических композитов без каких-либо искусственных дефектов снижается по сравнению с монолитным диоксидом циркония (рис. 4). Однако результаты рис. 8 показывают, что ситуация резко меняется для усталости при вдавливании. В данном конкретном случае установлено, что предел выносливости для ZrO 2 /Ta, ZrO 2 /Nb и ZrO 2 составляет 500 ± 25 МПа, 270 ± 10 МПа и 130 ± 40 МПа соответственно.

В таблице 2 усталостные характеристики всех материалов, испытанных в исследовании, сравниваются по коэффициенту усталости (отношение предела выносливости к статической прочности материала). Для монолитной керамики соотношение показывает значительное уменьшение между образцами без отпечатков и с отпечатками. Следовательно, коэффициент усталости диоксида циркония чрезвычайно чувствителен к состоянию поверхности и наличию дефектов, которые действуют как концентраторы напряжения, и, следовательно, шансы разрушения монолитной керамики выше, чем у композитов керамика/металл.С другой стороны, давно известно, что коэффициент усталости постоянно выше для Ta (0,86), чем для Nb (0,77) 49 . Способность сохранять хорошо распределенную подвижность дислокаций даже после продолжительного усталостного циклирования может быть наиболее важной характеристикой сопротивления усталости Та. Второй причиной их превосходства является большее напряжение, необходимое для перемещения дислокаций 36 . Следовательно, предел текучести Та всегда будет соответственно выше, что вместе с меньшей скоростью наклепа в этих металлах приблизит предел выносливости к пределу прочности.

Прочность и надежность монолитного диоксида циркония значительно снижены по сравнению с композитами. Между тем, меньшая чувствительность керамических/металлических композитов к дефектам при циклическом нагружении, особенно материалов ZrO 2 /Ta, позволяет визуализировать рост дефектов до достижения критического размера и предотвратить внезапное разрушение. Для наблюдения за распространением трещин эксперимент останавливали на различных этапах циклических испытаний. При каждой остановке испытуемый образец снимался с приспособления для анализа СЭМ.Сочетание этой информации с испытательной нагрузкой показано на графиках длин трещин в зависимости от количества циклов (рис. 9). На этом рисунке вертикальные черные стрелки соответствуют количеству циклов напряжения, вызывающих полное разрушение образца. Установлено, что в керамике из диоксида циркония с искусственно созданными дефектами наблюдается инициирование роста усталостной трещины, когда приложенная нагрузка составляет всего ~7% (80  МПа) от значения прочности на изгиб неиндентированных образцов. Другими словами, любой дефект, присутствующий в монолитном диоксиде циркония при очень низкой докритической нагрузке, может привести к катастрофическому разрушению.В случае керметов ZrO 2 /Nb при уровне нагрузки ~17% (150 МПа) от значения прочности на изгиб неиндентированных образцов трещины начинают расти. При уровнях нагрузки до ~41% (400  МПа) от значения прочности на изгиб образцов без отпечатков композиты ZrO 2 /Ta демонстрируют докритическую устойчивость к росту трещин, и трещины не распространяются. Кроме того, длина распространения усталостной трещины при максимальном напряжении, при котором образцы не разрушаются (предел усталости), составляет ~550 мкм и ~398 мкм для ZrO 2 /Nb и ZrO 2 соответственно.Однако композиты ZrO 2 /Ta демонстрируют бесконечную усталостную долговечность даже в сильно поврежденном состоянии (длина трещины ~3500 мкм) и, следовательно, обладают отличной усталостной устойчивостью к дефектам.

Рисунок 9

Количество циклов и длина трещины в зависимости от приложенной нагрузки для композитов ZrO 2 (вверху), ZrO 2 /Nb (в центре) и ZrO 2 /Ta (внизу).

Установлено, что в отличие от вязкости разрушения показатели роста усталостных трещин не имеют монотонной корреляции с микроструктурными аспектами.Было обнаружено, что керметы из диоксида циркония/металла, армированные более пластичным металлом (Nb), более чувствительны к усталости с точки зрения сопротивления росту трещин. Кроме того, эти материалы более подвержены усталости с искусственными дефектами (вмятинами) при циклическом нагружении. Экспериментальный факт, что разрушение керметов из диоксида циркония/металла при циклическом нагружении контролируется докритическим ростом ранее существовавших дефектов, показывает, что анализ стойкости к повреждениям при проектировании конструкций с использованием этих материалов трудно применим на практике.В случае композитов ZrO 2 /Ta существует способ избежать конфликтов между взаимоисключающими свойствами ударной вязкости и сопротивления усталости за счет наличия нескольких механизмов, действующих в разных масштабах длины, уменьшающих локальные напряжения за счет ограниченной пластической деформации до обеспечивают внутреннюю ударную вязкость и дополнительные внешние механизмы, такие как эластичное соединение частиц тантала, с примерно удвоенным модулем упругости и значением предела текучести, чем частицы Nb.

Результаты, полученные в этом исследовании, позволяют предположить, что пластичные фазы связаны с несколькими и конкурирующими механизмами, действующими при усталостной нагрузке и чувствительными к упругим и пластическим свойствам (пределу текучести и модулю упругости) арматуры.Эти свойства и взаимосвязанные рабочие механизмы играют очень важную и решающую роль в неожиданном сопротивлении усталости этих композитов ZrO 2 /Ta, учитывая тот факт, что материалы с более пластичным металлом более чувствительны к усталости. Трещины распространяются только тогда, когда энергия вершины трещины достигает порога, соответствующего энергии разрушения связи. Если связи металлической частицы с матрицей одновременно сильные и слабые или граница раздела легко расщепляется, поверхность вершины трещины увеличивается (например, на окружность частицы) и распространение прекращается, поскольку интенсивность напряжения мгновенно падает ниже вышеупомянутого порога.В случае внедрения частицы Та в матрицу диоксида циркония этот порог значительно выше, чем в случае более пластичных частиц Nb.

Насколько нам известно, способность металлического тантала значительно улучшать сопротивление усталости и устойчивость к повреждениям керамического материала ранее не сообщалась в литературе и была обнаружена здесь только благодаря особой микроструктурной особенности этого керамического/металлического композита. Эти беспрецедентные свойства, представленные в этой работе, могут, в принципе, стимулировать междисциплинарные прикладные исследования керамических/танталовых композитов, привлекательных для различных областей, таких как термоэлектрическая энергетика, функционально-градиентные материалы, биоматериалы, устойчивые к деформациям и устойчивые к тепловому удару многофункциональные материалы. керамики, устройства для рассеивания статического заряда, электроразрядное производство и многое другое, что открывает двери для массового и устойчивого использования конструкций, устойчивых к циклической усталости.

Керамика | Бесплатный полнотекстовый | Микроструктура и механические свойства композитов циркония (3Y-TZP)/Zr, полученных мокрой обработкой и последующим искровым плазменным спеканием

Электронная микрофотография композита ZrO 2 -Zr показана на рисунке 2А. На этой микрофотографии более темная и светлая фазы представляют собой зерна циркония и циркония соответственно. Наблюдается дуплексное распределение частиц циркония по размерам. Мокрая обработка циркония и порошков циркония с использованием пентанола в качестве жидкой среды позволяет получать компакты, в которых частицы циркония равномерно диспергированы в матрице, без присутствия крупных агломератов металлических или керамических частиц.Известна способность спиртов электростатически стабилизировать суспензии, содержащие мелкие керамические частицы, путем образования двойного электрического слоя с суммарным отрицательным зарядом на поверхности частиц [36,37,38,39]. Механизмы, предложенные для объяснения образования двойного электрического слоя в органических жидких средах, основаны на донорно-акцепторных взаимодействиях между поверхностью частиц и органической жидкостью [36]. В случае амфотерных оксидов, таких как диоксид титана или диоксид циркония, которые имеют точку нулевого заряда (PZC) ≈6 [40,41], механизм, предложенный Damodaran и Mougdil [42] для объяснения поверхностного заряда оксидных частиц и электрических Формирование двойного слоя в спиртовых средах можно представить в виде следующих стадий: (1) адсорбция двух молекул спирта на поверхности оксидных частиц; 2) ионизация и образование RO и ROH 2 + ; 3) захват H + с поверхности оксида RO ; (4) и десорбция ROH и ROH 2 + .Измерения дзета-потенциала показывают, что значения становятся менее отрицательными по мере увеличения размера молекулы спирта из-за уменьшения их диэлектрической проницаемости, и, следовательно, их склонность к ионизации на поверхности также уменьшается. С другой стороны, адсорбция образующихся ROH 2 + увеличивается для спиртов с большей молекулярной массой, что частично нейтрализует отрицательный заряд поверхности [39]. Таким образом, спирт с меньшим размером молекулы, подобно метанолу, должен легче образовывать двойной электрический слой и давать более устойчивые суспензии.Однако Farrokhi-rad et al. [39] обнаружили обратное поведение для ряда метанол, этанол, изопропанол и бутанол, при этом метанольная суспензия оказалась менее стабильной. Чтобы объяснить этот результат, Farrokhi-rad et al. учитывали влияние вязкости различных спиртов на коэффициент диффузии, определяемый уравнением Стокса–Эйнштейна [43], который напрямую связан со склонностью частиц к образованию агломератов: где k b — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура, r — радиус частицы, η — вязкость среды.Поскольку, вообще говоря, в чистых спиртах дзета-потенциал керамических частиц низок, они могут быстрее диффундировать и увеличивать частоту столкновений друг с другом за счет броуновского движения в среде с малой вязкостью и, как следствие, образования предпочтение отдается агломератам. Вязкость пентанола (3,619·10 -3 Па·с) [44] выше, чем у вышеперечисленных спиртов. Таким образом, хотя ожидается низкий заряд на частицах (при условии, что поверхность как керамических, ZrO 2 , так и пассивированных частиц Zr химически подобна), более высокая вязкость снижает диффузию, а также тенденцию к образованию больших и твердые агломераты.С другой стороны, не исключается адсорбция молекул пентанола, имеющих больший молекулярный размер, на поверхность частиц, о чем уже упоминалось ранее.

Это создаст стерические препятствия, которые помогут избежать столкновений между частицами, которые могут привести к образованию твердых агломератов. Таким образом, полученную в данной работе пентанольную суспензию ZrO 2 /Zr с высокой твердой нагрузкой (70 мас. %) можно рассматривать как частично стабилизированную со слабыми межчастичными силами, способными создавать легко разрушаемые сетки частиц, что позволяет избежать сегрегация путем осаждения большей фракции частиц Zr во время сушки и предотвращение образования твердых агломератов.Следовательно, получаются микроструктуры с однородно диспергированной металлической фазой, без крупных агломератов, которые могут отрицательно влиять на механические свойства, и с постоянным соотношением концентраций керамика/металл.

Металлокерамические пленочные мембраны на основе палладия для разделения водорода

Методом окраски пастой были изготовлены мембраны

тонкопленочные керметные (, т.е. , , металлокерамический композит) и оценены их водородотранспортные свойства.Водородная проницаемость пленки Pd/YSZ (диоксид циркония, стабилизированного палладием/иттрием) толщиной 30 мкм сравнивалась с проницаемостью фольги Pd (толщиной 0,1 мм). Для проверки воспроизводимости результатов и стабильности пленки Pd/YSZ проницаемость пленки измерялась в течение примерно 300 часов в зависимости от температуры, расхода газа и парциального давления водорода. Кроме того, влияние пористой подложки из оксида алюминия было исследовано путем измерения потока водорода в фольге Pd с подложкой Al 2 O 3 перед фольгой и без нее.Обсуждаются различия водородопроницаемости металлокерамической пленки и фольги Pd. В качестве дополнительной практической информации о металлокерамической пленке исследовали ее поведение при тепловом расширении на воздухе и в азоте, а также изучали изменения ее микроструктуры в ходе испытаний на стабильность. В совокупности результаты показывают, что тонкопленочные керметные мембраны Pd/YSZ могут соответствовать требованиям, предъявляемым к мембранам, транспортирующим водород.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Новый кермет, способный обеспечить лучший теплообмен для солнечных электростанций

Недавняя разработка сделает производство электроэнергии за счет солнечного тепла более эффективным за счет использования металлокерамических пластин для передачи тепла при более высоких температурах и повышенном давлении.Предоставлено: иллюстрация Университета Пердью/Раймонд Хассан.

Группа исследователей, связанных с несколькими институтами в США, разработала новый тип кермета, который может оказаться особенно полезным в качестве теплообменника на солнечных электростанциях. В своей статье, опубликованной в журнале Nature , группа описывает, как был изготовлен новый материал и его полезные свойства.

Термин «кермет» описывает класс материалов, изготовленных путем сочетания [керамики] и [металлов].Впервые они были разработаны инженерами, работавшими над решением проблем с реактивными двигателями для ВВС США. Они отличаются своей устойчивостью к нагреванию и окислению, прочностью и способностью выдерживать экстремальные перепады температур. За последние несколько десятилетий они использовались во многих других приложениях. Однако одним из ограничений современных керметов является то, что их можно использовать только для создания мелких деталей или наносить в качестве поверхностного покрытия. Исследователи сообщают, что в этой новой работе они разработали кермет, который можно использовать в гораздо более крупных приложениях, например, в теплообменниках для электростанций.

Изготовление нового кермета было сложным процессом, включающим создание прекурсора, а затем его обработку, нагрев и механическую обработку. Полученную форму снова нагревают, погружают в смесь циркония и меди и снова нагревают. Исследователи сообщают, что конечный продукт состоял из 58 процентов циркония, 36 процентов вольфрама и остатков меди и карбида вольфрама. Они также сообщают, что новый кермет проводит тепло в 2,5-3 раза лучше, чем сплавы железа или никеля, при температуре до 800°С и сохраняет свою прочность при этой температуре.

Исследователи предполагают, что их новый кермет может оказаться идеальным в качестве теплообменника в солнечных электростанциях, что сделает их намного более эффективными. Но прежде чем это произойдет, новый кермет должен преодолеть один существенный недостаток — его чувствительность к окислению при высоких температурах. Исследователи предполагают, что разные решения этой проблемы могут быть использованы для разных приложений — например, покрытие его медью или добавление угарного газа к сверхкритическому CO 2 , используемому в энергетических установках, которые используют его в качестве рабочего тела в системах теплообмена.Они отмечают, что производить теплообменники на основе нового кермета также будет дешевле, чем те, которые сейчас производятся на основе традиционных материалов.

Пресс-релиз


Исследователи определили металл, который выдерживает сверхвысокие температуры и давление
Дополнительная информация: М.Качча и др. Металлокерамические композиты для теплообменников в концентрированных солнечных электростанциях, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0593-1

© 2018 Phys.org

Цитата : Новый кермет, способный обеспечить лучший теплообмен для солнечных электростанций (2018, 18 октября) получено 31 марта 2022 г. с https://физ.org/news/2018-10-cermet-exchange-solar-power.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Является ли карбид металлокерамикой?

Вопрос задан: проф.Микайла Хоменик
Оценка: 4,4/5 (59 голосов)

Карбид вольфрама обыкновенный представляет собой металлокерамику . … Карбид вольфрама обычно относится к WC (W для вольфрама и C для углерода) с кобальтовым связующим, хотя стальные марки карбида вольфрама уже несколько лет содержат титан, а никель уже много лет используется в качестве связующего в карбиде. также.

В чем разница между керметом и карбидом?

Цементированные карбиды относятся к классу твердых, износостойких, огнеупорных материалов, в которых частицы твердого карбида связаны друг с другом или сцементированы пластичным металлическим связующим.Кермет относится к композиту керамического материала с металлическим связующим.

Кермет из какого материала?

Кермет — это композитный материал, состоящий из керамического (cer) и металлического (met) материалов . Керамика в целом обладает высокой термостойкостью и твердостью, а металл обладает способностью к пластической деформации. Кермет идеально спроектирован так, чтобы сочетать в себе оптимальные свойства керамики и металла.

Является ли карбид вольфрама керметом?

Информация о материалах

Карбид вольфрама представляет собой твердую хрупкую керамику, которая в сочетании с 6-10% кобальта образует прочный кермет (керамический металл) .Этот материал был разработан для использования в режущих инструментах и ​​содержит твердые керамические кристаллы размером в несколько микрон в пластичной металлической матрице.

Что такое металлокерамика приведите примеры?

Кермет представляет собой композиционный материал, состоящий из керамических (cer) и металлических (met) материалов. … Как правило, в качестве металлических элементов используются никель , молибден и кобальт . В зависимости от физической структуры материала керметы также могут быть композитами с металлической матрицей, но керметы обычно содержат менее 20% металла по объему.

Найдено 15 связанных вопросов

Что называют металлокерамикой?

Кермет представляет собой композитный материал, состоящий из керамических частиц, включающих карбид титана (TiC), нитрид титана (TiN) и карбонитрид титана (TiCN), связанные с металлом. Название «кермет» объединяет слова «керамика» (cer) и «металл» (met). Они наиболее успешно используются для чистовой и легкой черновой обработки.

Что означает металлокерамика?

22.2.

Термин кермет является аббревиатурой, полученной из слов керамика и металл , двух основных компонентов материала. Другими его компонентами являются карбиды, нитриды и карбонитриды титана, молибдена, вольфрама, тантала, ниобия, ванадия, алюминия и их твердые растворы, основным компонентом которых является TiN.

Является ли карбид вольфрама металлом или керамикой?

Карбид вольфрама часто называют твердым металлом из-за его высокой твердости по сравнению с другими керамическими порошками.Карбид вольфрама имеет высокую температуру плавления 2870°C. Карбид вольфрама синтезируется путем химической реакции между металлическим вольфрамом и углеродом при 1850–2000°С.

В чем разница между карбидом и керамикой?

Твердые сплавы обеспечивают быструю установку кромок , а керамические бруски особой формы предназначены для обеспечения бритвенно-острой кромки как на стандартных, так и на зубчатых кромках.

Для чего используются металлокерамические вставки?

Инструмент

Cermet подходит для резки углеродистых и легированных сталей с жесткими допусками , но также может использоваться для резки нержавеющих сталей и даже жаропрочных сплавов.Однако его нельзя использовать для резки чугуна и алюминия.

Является ли керамика металлом?

Керамика представляет собой неорганическое неметаллическое твердое вещество, состоящее из металлических или неметаллических соединений , которым была придана форма, а затем они затвердели путем нагревания до высоких температур. Как правило, они твердые, устойчивые к коррозии и хрупкие.

Керамика, не содержащая силикатов?

Наиболее важной структурной неоксидной керамикой являются карбид кремния SiC , нитрид кремния Si3N4 и так называемые сиалоны, керамика на основе нитрида с различным содержанием оксида…. 1900 °C для Si3N4) ограничено. Для уплотнения необходимы методы жидкофазного спекания или реакционного связывания.

Кермет тверже карбида?

«У керметов более высокая твердость в горячем состоянии, чем у карбида , поэтому они могут выдерживать более высокие температуры».

Как узнать, есть ли у меня твердосплавные пластины?

Каждая твердосплавная пластина может быть идентифицирована с использованием системы кодов ISO токарного инструмента.Эта простая система сокращений охватывает все, что вам нужно знать и сообщить нам при заказе новой твердосплавной пластины. Код ISO основан на метрической системе с измерениями в миллиметрах.

Каковы 2 основных метода покрытия твердосплавных пластин?

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и физическое осаждение из паровой фазы (PVD) — это два основных процесса покрытия твердосплавных вставок, каждый из которых имеет интересные особенности и преимущества.

Что тверже карбид или керамика?

Процедура спекания разжижает связующее, которое при охлаждении образует цемент, в который жестко внедрены твердые зерна порошка карбида вольфрама . Сами зерна имеют твердость 2800 кг/мм2, что уступает по твердости алмазу и тверже, чем любой керамический материал, доступный в настоящее время для износостойких приложений.

Выгорают ли черные керамические кольца?

Единственный материал, который может поцарапать его поверхность, это алмаз. Удивительно, но черные керамические кольца невероятно легкие, что делает их удобными в носке. Черный цвет циркониевого кольца — это глубокий и блестящий настоящий черный цвет , который никогда не распадется, не выцветет и не отколется .

Керамическое кольцо царапается?

Прочность этой керамики делает ее очень устойчивой к царапинам .Другие повреждения, к которым эти кольца устойчивы, включают окрашивание и вмятины. Керамические кольца бывают разных стилей и цветов.

Какой самый твердый металл в мире?

Самые твердые металлы в мире

  1. Вольфрам (1960–2450 МПа) Вольфрам — один из самых твердых металлов, которые можно найти в природе. …
  2. Иридий (1670 МПа) …
  3. Сталь….
  4. Осмий (3920–4000 МПа) …
  5. Хром (687-6500 МПа) …
  6. Титан (от 716 до 2770 МПа)

Может ли карбид вольфрама резать алмаз?

Правда, с вольфрамом очень трудно работать. Это связано с тем, что вольфрам невероятно твердый и хрупкий, его показатель составляет 9,5 по шкале Мооса. Почти единственное, что может поцарапать вольфрамовую ленту, — это алмаз…. Это просто означает, что его буквально нельзя отрезать, как большинство других колец .

Что такое металлокерамическая собачка?

Затем появился Кермит, также известный как «кермет» — маленький щенок итальянской борзой, усыновленный в 2010 году. С этим прибавлением в семье наступила совершенно новая эра Дженны, когда балом правили собаки.

Что такое цементированный карбид вольфрама?

Цементированный карбид — это твердый материал, который широко используется в качестве режущего инструмента , а также в других промышленных целях.Он состоит из мелких частиц карбида, сцементированных в композит связующим металлом. … Упоминания «карбида» или «карбида вольфрама» в промышленном контексте обычно относятся к этим цементированным композитам.

Кварц — это керамика?

Но у них совершенно другое физическое присутствие. С теоретической точки зрения кварц является минералом. Однако в керамике он также считается материалом , часто называемым просто «кремнеземом» (однако на оригинальных контейнерах он часто маркируется как «молотый кварц»).

.