Zirkonio oxidoak eta aluminio oxidoak elkarrekin zirkoniazko alumina gogortua ematen dute (ZTA), aparteko materiala aplikazio askotan. Propietate mekanikoak, indarra, haustura gogortasuna, elastikotasuna, gogortasuna eta higadura-erresistentzia oso estimatzen dira AZ konpositeen klaseko zeramikazko material konposatu honetan.. ZTA erresistentzia mekaniko handiko aukera hobetsia bihurtu da, erresistentzia termikoa eta korrosioarekiko erresistentzia.
Konposizioa eta Egitura deskodetzea
Besteak beste, Zirkonia gogortutako alumina zirkonia aleak alumina matrize batean uniformeki sakabanatuta daude.. Normalean, honek barne hartzen du 10-20% ZrO2 bolumena aluminatan. Beren proportzioen arabera, osagaien nahasteek aplikazio jakin baten arabera ezaugarri espezifikoak dituzten zeramikari laguntzen diote.
Eraikuntza-blokeak: Alumina eta zirkonia
ZTA osatzeko nahasten diren osagai nagusiak alumina eta zirkonia dira. Gainera, inplante ortopedikoak aluminio oxido gisa ezagutzen den zeramikazko material hau erabiltzen ari dira (Al2O3) historian bere biobateragarritasun onagatik eta baita bere erresistentzia mekaniko eta haustura erresistentzia handiagatik ere.
Zirkoniaren beste propietate aipagarri bat korrosio-tasa baxua da, baita egonkortasun kimiko ona eta erresistentzia mekaniko handia ere.. Bere Young-en modulua altzairu herdoilgaitzezko aleazioen magnitude-ordena berean dago.
Nola Egiten Den
ZTA ekoizteko fase tetragonaleko zirkonia aleak alumina matrize batean uniformeki banatuta sortzea esan nahi du.. Pitzadura-muturreko tentsio-kontzentrazio batek kristal-egitura tetragonal bat monokliniko batean alda dezake eta, ondorioz, zirkonia-bolumenaren igoera eragin dezake.. Bolumen-hedapen horrek pitzaduraren hazkundea modu eraginkorrean alderantzikatu edo geldiarazten du, gogortasun eta indar handiagoa lortzeko.
ZrO2-Al2O3 zeramikaren propietate mekanikoak
ZTAk erakusten dituen propietate mekaniko sorta zabala da, dentsitate-balioak dituzten ohiko aluminak baino gogortasun handiagoa barne., Ohiko aluminak baino malgutasun-erresistentzia handiagoa eta zirkonia konbentzionalak baino dilatazio termiko linealen koefiziente txikiagoa (CLTE).
Zirkonia gogortutako aluminioak erresistentzia mekaniko handia du eta termikoki erresistentea da, beraz, ez du herdoiltzen. Jarraian, ZTAren propietate batzuk daude:
Jabetza Balioa
Formula kimikoa Zr-Al2O3
Dentsitatea 4.1-4.38 g/cm^3
Gogortasuna 1750-2100 Botoia
Elastikotasuna 45-49 x 10^6 psi
Flexio-indarra 100-145 ksi
Poisson-en ratioa 0.26
Hausturaren Gogortasuna 5-7 MPa m^1/2
Hedapen Termikoaren Koefizientea 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Eroankortasun termikoa 20.0-21.0 W/mK
Shock Erresistentzia 325 °C
Laneko tenperatura maximoa 1650 °C
ZrO2-Al2O3 zeramikaren aplikazioak
Zirkonia gogortutako aluminioa hainbat aplikaziotan erabiltzen da, hala nola, indar handia eta higadura erresistentzia eskatzen dutenetan.. Horien artean balbula zigiluak daude, mahukak, ponpa pistoiak, ihinztatzeko toberak eta beste pieza industrial batzuk.
ZTAren biobateragarritasuna
Hainbat ikerketatan, ZTAk ez duela ehunen erreakzio kaltegarririk sortzen ezartzean, beraz, hautagai ona da karga-osagai ortopedikoetarako.. Horrez gain, gogortasuna, Zirkonia-alumina zeramikak erakusten dituen gogortasunak eta indarrak karga-jasaten duten osagai ortopedikoetarako egokiak dira..
ZTA Hip Artroplastian
Alumina bezalako zeramikari buruzko eztabaida handiak egon dira, zirkonia eta zirkonia gogortutako alumina (ZTA) aldakako artroplastian material egoki gisa . ZTAren abantaila hauek propietate mekaniko handiak erakusten dituen itria-egonkortutako zirkoniarekin lotutako desabantailak sartu beharrik gabe edo alumina bere inertetasun handikoarekin lotutako desabantailak sartu beharrik gabe lortu ziren..
ZTA Belauneko Artroplastian
Gehienbat, zeramikazko inplanteen diseinuak belauneko artroplastia osorako (TKA) titaniozko edo kobalto-kromo aleazioko osagai modernoek higadura-partikulak askatzen dituztenean pazienteetan gerta daitezkeen erreakzio alergikoen arazoa kudeatzeko garatu dira.. Zirkonia gogortutako alumina (ZTA) Matrix Composite abangoardiako biomateriala da horrelako aplikazioetarako.
ZTA: Etorkizun Itxaropentsua
Horrek etengabeko ikerketa eta garapena dakar ZTAren atributuak eta erabilera potentzialak hobetzeko moduei buruz.. Loteka prozesatutako beste zirkonia gogortutako alumina propietate mekanikoekin diseinatu da malgutasun-erresistentziari dagokionez, merkatuan eskuragarri dauden Biolox® Delta-renak baino nabarmen txikiagoak.. Beste bat, hala nola, silizio nitruroa zeramikazko konpositeek duela gutxi aldakako artroplastian sartutakoek alumina baino indar handiagoa dute.. Horregatik, eboluzionatzen ari den teknologiarekin, aurreikusten da ZTA kontzeptu berrien oinarria izango dela hainbat alorretan bereziki biomedikuntzan.