Zircone d'alumine fondue, Az-25, Az-40

L'alumine fondue (zircone) est produite dans un four à arc électrique à haute température par fusion de sable de quartz zirconium et d'alumine. Elle se caractérise par une structure dure et dense, une grande ténacité et une bonne stabilité thermique. Elle convient à la fabrication de meules de grande taille pour le conditionnement de l'acier et l'ébarbage en fonderie, d'outils revêtus et pour le sablage de pierres, etc.

Il est également utilisé comme additif dans les réfractaires coulés en continu. Grâce à sa grande ténacité, il confère à ces réfractaires une résistance mécanique accrue.

Les polycristaux de zircone tétragonale à l'yttrium (Y-TZP) et l'alumine (Al₂O₃) suscitent un vif intérêt dans le domaine des implants dentaires grâce à leurs excellentes propriétés, telles qu'une dureté élevée, une ténacité à la rupture et une résistance et une rigidité importantes. Ces caractéristiques en font des matériaux de choix pour une large gamme d'applications biomédicales, notamment en dentisterie pour les piliers prothétiques d'implants, les bridges, les tenons radiculaires et les couronnes céramiques. Ils sont également utilisés dans diverses applications d'ingénierie, comme les capteurs d'oxygène, les revêtements de barrière thermique, les outils de coupe, les connecteurs de fibres optiques et les piles à combustible à oxyde solide. Il est important de noter que l'amélioration des propriétés mécaniques du Y-TZP est due à sa granulométrie fine et à la transformation de phase tétragonale-monoclinique. Cette transformation s'accompagne d'une augmentation de volume d'environ 3 à 5 %, ce qui inhibe la propagation des fissures et renforce ainsi la ténacité du matériau. Cependant, il convient de souligner que cette transformation peut également se produire spontanément dans certaines conditions. L'exposition de la zircone à une basse température dans un environnement humide, entre 100 °C et 300 °C, peut entraîner sa détérioration, provoquant un aspect rugueux et des microfissures. Ce phénomène, appelé vieillissement hydrothermal ou dégradation à basse température (DBT), contribue à la diminution des performances des composants en zircone utilisés en orthopédie.

Des chercheurs ont mis au point plusieurs composites dans lesquels de l'alumine est incorporée à une structure de zircone. Cette incorporation vise à renforcer la résistance de la zircone à basse température (LTD) et à exploiter les propriétés exceptionnelles de ces céramiques pour améliorer les propriétés mécaniques de la matrice de zircone tétragonale. Par ailleurs, la présence d'alumine dans la matrice joue un rôle crucial dans la création d'une structure rigide qui contribue à maintenir les particules de zircone. Lors du refroidissement après frittage, les grains de zircone tétragonale peuvent subir une transformation de phase, passant de la phase tétragonale à la phase monoclinique. Dans ce contexte, l'alumine permet de maintenir les grains de zircone dans un état métastable, empêchant ainsi leur transformation complète en phase monoclinique. Cette préservation de la phase tétragonale contribue à l'amélioration de la dureté observée pour le matériau céramique.