Ցիրկոնիումի օքսիդը և ալյումինի օքսիդը միասին արտադրում են ցիրկոնիումով ամրացված ալյումին (ZTA), բացառիկ նյութ բազմաթիվ կիրառություններում. Մեխանիկական հատկություններ, ուժ, կոտրվածքի ամրություն, առաձգականություն, կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը բարձր են գնահատվում այս կոմպոզիտային կերամիկական նյութում, որը պատկանում է AZ կոմպոզիտների դասին. ZTA-ն դարձել է նախընտրելի ընտրությունը բարձր մեխանիկական ուժի համար, ջերմային դիմադրություն և կոռոզիոն դիմադրություն.
Կազմի և կառուցվածքի վերծանում
Ի թիվս այլ բաների, Ցիրկոնով խստացված կավահողանյութը բաղկացած է ցիրկոնիումի հատիկներից, որոնք միատեսակ ցրված են ալյումինի մատրիցով. Սովորաբար, սա ներառում է 10-20% ZrO2-ի ծավալը կավահողում. Կախված դրանց համամասնություններից, բաղկացուցիչ խառնուրդները նպաստում են կերամիկայի ստեղծմանը հատուկ առանձնահատկություններով՝ կախված կոնկրետ կիրառությունից.
Շինանյութեր: Ալյումինա և ցիրկոնիա
Հիմնական բաղադրիչները, որոնք խառնվում են ZTA-ի ձևավորման համար, կավահող և ցիրկոնիան են. Ավելին, Օրթոպեդիկ իմպլանտներն օգտագործում են այս կերամիկական նյութը, որը հայտնի է որպես ալյումինի օքսիդ (Al2O3) պատմության մեջ՝ շնորհիվ իր լավ կենսահամատեղելիության, ինչպես նաև մեծ մեխանիկական ուժի և կոտրվածքների դիմադրության.
Ցիրկոնիայի մեկ այլ ակնառու հատկություն է կոռոզիայից ցածր արագությունը, ինչպես նաև լավ քիմիական կայունությունը և բարձր մեխանիկական ուժը:. Նրա Յանգի մոդուլը չափի նույն կարգի է չժանգոտվող պողպատի համաձուլվածքների հետ.
Ինչպես է այն պատրաստվում
ZTA արտադրել նշանակում է ստեղծել քառանկյուն ֆազային ցիրկոնի հատիկներ, որոնք հավասարաչափ բաշխված են ալյումինի մատրիցով. Ճաքի ծայրի լարվածության կոնցենտրացիան կարող է վերափոխել քառանկյուն բյուրեղային կառուցվածքը մոնոկլինիկական կառուցվածքի, ինչը հանգեցնում է ցիրկոնիայի ծավալի ավելացմանը:. Նման ծավալի ընդլայնումը արդյունավետորեն հակադարձում կամ դադարեցնում է ճաքի աճը, ինչը հանգեցնում է ավելի մեծ ամրության և ամրության.
ZrO2-Al2O3 կերամիկայի մեխանիկական հատկությունները
Գոյություն ունի ZTA-ի կողմից ցուցադրվող մեխանիկական հատկությունների լայն շրջանակ, ներառյալ բարձր կարծրություն, քան սովորական կավահողերը նմանատիպ խտության արժեքներով:, ավելի բարձր ճկման ուժ, քան սովորական կավահողերը և ավելի ցածր, քան սովորական ցիրկոնիայի գծային ջերմային ընդարձակման գործակիցը (CLTE).
Ցիրկոնով խստացված ալյումինա ունի բարձր մեխանիկական ուժ և ջերմակայուն է, հետևաբար այն չի կոռոզիայից. Ստորև ներկայացված են ZTA-ի որոշ հատկություններ:
Գույքի արժեքը
Քիմիական բանաձև Zr-Al2O3
Խտություն 4.1-4.38 գ/սմ^3
Կարծրություն 1750-2100 Կոճակ
Էլաստիկություն 45-49 x 10^6 psi
Ճկման ուժ 100-145 ksi
Պուասոնի հարաբերակցությունը 0.26
Կոտրվածքային ամրություն 5-7 ՄՊա մ ^ 1/2
Ջերմային ընդլայնման գործակիցը 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Ջերմային հաղորդունակություն 20.0-21.0 W/mK
Շոկի դիմադրություն 325 °C
Առավելագույն աշխատանքային ջերմաստիճան 1650 °C
ZrO2-Al2O3 կերամիկայի կիրառությունները
Ցիրկոնով խստացված կավահողն օգտագործվում է տարբեր կիրառություններում, ինչպիսիք են բարձր ամրությունը և մաշվածության դիմադրությունը պահանջողները. Դրանք ներառում են փականի կնիքները, թեւքեր, պոմպային մխոցներ, ցողիչ վարդակներ և այլ արդյունաբերական մասեր.
ZTA-ի կենսահամատեղելիությունը
Տարբեր ուսումնասիրություններում, Հաղորդվում է, որ ZTA-ն իմպլանտացիայի ժամանակ հյուսվածքային անբարենպաստ ռեակցիա չի առաջացնում, ուստի այն լավ թեկնածու է դառնում օրթոպեդիկ բեռ կրող բաղադրիչների համար:. Բացի այդ, կարծրությունը, Ցիրկոնիա-ալյումինե կերամիկայի կողմից դրսևորված ամրությունն ու ամրությունը դրանք հարմարեցնում են օրթոպեդիկ բեռ կրող բաղադրիչներին.
ZTA ազդրի արթրոպլաստիկայի մեջ
Եղել են զգալի քննարկումներ կավահողի նման կերամիկայի վերաբերյալ, ցիրկոնիան և ցիրկոնիան խստացված կավահող (ZTA) որպես հարմար նյութեր ազդրի արթրոպլաստիկայի համար . ZTA-ի այս առավելությունները ձեռք են բերվել առանց իտրիա-կայունացված ցիրկոնիայի հետ կապված թերությունները ներառելու, որը բարձր մեխանիկական հատկություններ է ցուցադրում կամ ալյումինն իր բարձր իներտությամբ:.
ZTA ծնկի արթրոպլաստիկայի մեջ
Հիմնականում, կերամիկական իմպլանտների նմուշներ ծնկի ամբողջական արթրոպլաստիկայի համար (TKA) մշակվել են ալերգիկ ռեակցիաների խնդիրը լուծելու համար, որոնք կարող են առաջանալ հիվանդների մոտ, երբ ժամանակակից տիտանի կամ կոբալտ-քրոմի համաձուլվածքի բաղադրիչներն ազատում են մաշվածության մասնիկներ:. The Zirconia խստացրեց կավահող (ZTA) Matrix Composite-ը ժամանակակից կենսանյութ է նման կիրառությունների համար.
ZTA: Խոստումնալից ապագան
Սա ներառում է շարունակական հետազոտություն, ինչպես նաև մշակում ZTA-ի հատկանիշները և դրա հնարավոր կիրառությունները բարելավելու ուղիների վերաբերյալ. Մեկ այլ խմբաքանակով մշակված ցիրկոնիայով խստացված ալյումինա նախագծված է մեխանիկական հատկություններով ճկման ուժի առումով էականորեն ավելի փոքր, քան առևտրային հասանելի Biolox® Delta-ից:. Մեկ այլ, ինչպիսին է սիլիցիումի նիտրիդային կերամիկական կոմպոզիտները, որոնք վերջերս ներդրվել են կոնքազդրային հոդի արթրոպլաստիկայի մեջ, նույնպես ավելի բարձր ուժ են ցուցաբերում, քան կավահողին: Ապագան պայծառ է ZTA-ի համար՝ բազմաթիվ կիրառություններով և գերազանց հատկություններով:. Հետեւաբար, զարգացող տեխնոլոգիայով, Ակնկալվում է, որ ZTA-ն հիմք կհանդիսանա տարբեր ոլորտներում նոր հայեցակարգերի համար, հատկապես կենսաբժշկության ոլորտում.