Zirkonia rusto kaj aluminia rusto kune donas Zirconia Toughened Alumina (ZTA), escepta materialo en multaj aplikoj. Mekanikaj propraĵoj, forto, frakturforteco, elasteco, malmoleco kaj eluziĝo-rezisto estas tre aprezitaj en ĉi tiu kunmetita ceramika materialo, kiu apartenas al la klaso de AZ-kunmetaĵoj.. ZTA fariĝis la preferata elekto por alta mekanika forto, termika rezisto kaj koroda rezisto.
Malkodado de la Kunmetaĵo kaj Strukturo
Interalie, Zirconia Toughened Alumina konsistas el zirkonaj grajnoj disigitaj unuforme ene de alumina matrico. Normale, ĉi tio inkluzivas 10-20% volumeno de ZrO2 en alumino. Depende de iliaj proporcioj, konsistigaj miksaĵoj kontribuas al ceramikaĵo kun specifaj trajtoj depende de speciala apliko.
Konstruaj Blokoj: Alumino kaj Zirkonio
La ĉefaj komponantoj miksitaj por formi ZTA estas alumino kaj zirkonio. Cetere, ortopediaj enplantaĵoj uzis ĉi tiun ceramikan materialon konatan kiel Aluminia Oksido (Al2O3) en historio pro ĝia bona biokongrueco same kiel ĝia granda mekanika forto kaj frakturrezisto.
Alia elstara posedaĵo de zirkonio estas ĝiaj malaltaj indicoj de korodo same kiel bona kemia stabileco kaj alta mekanika forto.. La modulo de ĝia Young estas en la sama grandordo kun rustorezistaŝtalaj alojoj.
Kiel Ĝi Estas Farita
Produkti ZTA signifas krei tetragonal-fazajn zirkoniajn grajnojn unuforme distribuitajn tra alumina matrico.. Fendpinta streskoncentriĝo povas ŝanĝi kvarangulan kristalstrukturon en unuklinikon tiel kondukante al rilata pliiĝo en volumeno de zirkonio.. Tia volumena ekspansio efike inversigas aŭ haltigas la kreskon de fendeto kondukante al pli granda forto kaj forto.
Mekanikaj Propraĵoj de ZrO2-Al2O3 Ceramiko
Ekzistas larĝa gamo de mekanikaj trajtoj elmontritaj fare de ZTA inkluzive de supera malmoleco ol konvenciaj aluminoj kun similaj densecvaloroj., pli alta fleksa forto ol konvenciaj aluminoj kaj pli malalta ol konvenciaj zirkoniaj koeficiento de liniaj termikaj vastiĝoj (CLTE).
Zirconia Hardita Alumino havas altan mekanikan forton kaj estas termike imuna tial ĝi ne korodas. Malsupre estas kelkaj el la propraĵoj de ZTA:
Propra Valoro
Kemia Formulo Zr-Al2O3
Denso 4.1-4.38 g/cm^3
Malmoleco 1750-2100 Butono
Elasteco 45-49 x 10^6 psio
Fleksa Forto 100-145 ksi
Proporcio de Poisson 0.26
Frakturo-Fortikeco 5-7 MPa m^1/2
Koeficiento de Termika Ekspansio 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Termika Kondukto 20.0-21.0 W/mK
Ŝok Rezisto 325 °C
Maksimuma Labora Temperaturo 1650 °C
Aplikoj de ZrO2-Al2O3 Ceramiko
Zirconia Hardita Alumino estas uzata en diversaj aplikoj kiel tiuj, kiuj postulas altan forton kaj eluziĝoreziston.. Ĉi tiuj inkluzivas valvajn sigelojn, manikoj, pumppiŝtoj, ŝprucantaj ajutoj kaj aliaj industriaj partoj.
Biokongrueco de ZTA
En diversaj studoj, ZTA estis raportita produkti neniun malfavoran histan reagon post enplantado tiel igante ĝin bona kandidato por ortopediaj ŝarĝaj komponentoj.. Krome, la malmoleco, fortikeco kaj forto elmontritaj per zirkonia-alumina ceramikaĵo igas ilin taŭgaj por ortopediaj ŝarĝ-portantaj komponentoj..
ZTA en Koka Artroplastio
Okazis konsiderindaj konsideradoj pri ceramikaĵo kiel alumino, zirkonio kaj zirkonio hardita alumino (ZTA) kiel taŭgaj materialoj en koksa artroplastio . Tiuj avantaĝoj de ZTA estis atingitaj sen devi korpigi la malavantaĝojn asociitajn kun ittri-stabiligita zirkonio kiu elmontras altajn mekanikajn trajtojn aŭ aluminon kun sia alta inerteco..
ZTA en Genua Artroplastio
Plejparte, ceramikaj enplantaĵdezajnoj por totala genua artroplastio (TKA) estis evoluigitaj por trakti la temon de alergiaj reagoj kiuj povas okazi en pacientoj kiam modernaj titanaj aŭ kobalt-kromaj alojaj komponantoj liberigas eluzaĵpartiklojn.. La Zirconia Hardita Alumino (ZTA) Matrix Composite estas avangarda biomaterialo por tiaj aplikoj.
ZTA: La Promesplena Estonteco
Ĉi tio implikas kontinuan esploradon same kiel evoluon pri manieroj plibonigantaj la atributojn de ZTA kaj ĝiajn eblajn uzojn.. Alia grup-procesita Zirconia Toughened Alumina estis dizajnita kun mekanikaj trajtoj laŭ fleksa forto sufiĉe malpli ol tiuj de komerce havebla Biolox® Delta.. Alia, kiel ekzemple silicio-nitruda ceramiko kunmetaĵoj enkondukitaj lastatempe en koksa artroplastio ankaŭ elmontras pli altan forton ol alumino. La estonteco estas brila por ZTA kun multaj aplikoj kaj superaj propraĵoj.. Tial, kun evoluanta teknologio, oni atendas, ke ZTA estos la bazo por novaj konceptoj en diversaj frontoj precipe pri biomedicino.