Zirkonium oksida lan aluminium oksida digabungake ngasilake Zirconia Toughened Alumina (ZTA), materi ngédap ing akeh aplikasi. Sifat mekanik, kekuwatan, ketangguhan fraktur, elastisitas, kekerasan lan resistensi nyandhang banget dihargai ing materi keramik komposit iki sing kalebu kelas komposit AZ. ZTA wis dadi pilihan sing disenengi kanggo kekuatan mekanik sing dhuwur, resistance termal lan resistance karat.
Dekoding Komposisi lan Struktur
Antarane liyane, Zirconia Toughened Alumina kasusun saka biji zirkonia sing disebar seragam ing matriks alumina.. Biasane, iki kalebu 10-20% volume saka ZrO2 ing alumina. Gumantung ing proporsi sing, campuran konstituen nyumbang kanggo keramik karo fitur tartamtu gumantung ing aplikasi tartamtu.
Blok Bangunan: Alumina lan Zirconia
Komponen utama sing dicampur kanggo mbentuk ZTA yaiku alumina lan zirconia. Menapa malih, implan ortopedi wis nggunakake bahan keramik iki dikenal minangka Aluminium Oksida (Al2O3) ing sajarah amarga biokompatibilitas apik uga kekuatan mechanical gedhe lan resistance patah.
Properti liyane sing luar biasa saka zirconia yaiku tingkat korosi sing murah, uga stabilitas kimia sing apik lan kekuatan mekanik sing dhuwur.. Modulus Young ana ing urutan gedhene padha karo wesi stainless steel.
Carane Digawe
Kanggo ngasilake ZTA tegese nggawe butir zirkonia fase tetragonal sing disebarake kanthi seragam ing saindhenging matriks alumina. Konsentrasi tegangan ujung retak bisa ngowahi struktur kristal tetragonal dadi monoklinik, saengga bisa nambah volume zirkonia.. Ekspansi volume kasebut kanthi efektif mbalikke utawa mandheg tuwuh retakan sing nyebabake kekuwatan lan kekuwatan sing luwih gedhe.
Sifat Mekanik Keramik ZrO2-Al2O3
Ana macem-macem sifat mekanik sing dituduhake dening ZTA kalebu kekerasan unggul tinimbang alumina konvensional kanthi nilai kapadhetan sing padha., kekuatan lentur luwih dhuwur tinimbang alumina konvensional lan luwih murah tinimbang koefisien zirkonia konvensional ekspansi termal linier (CLTE).
Zirconia Toughened Alumina nduweni kekuatan mekanik sing dhuwur lan tahan termal mula ora korosi. Ing ngisor iki sawetara properti ZTA:
Nilai Properti
Formula Kimia Zr-Al2O3
Kapadhetan 4.1-4.38 g/cm^3
Kekerasan 1750-2100 Tombol
Elastisitas 45-49 x 10^6 psi
Kekuatan lentur 100-145 ksi
Rasio Poisson 0.26
Ketangguhan Fraktur 5-7 MPa m^1/2
Koefisien Ekspansi Termal 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Konduktivitas termal 20.0-21.0 W/mK
Ketahanan kejut 325 °C
Suhu Kerja Maksimum 1650 °C
Aplikasi saka Keramik ZrO2-Al2O3
Zirconia Toughened Alumina digunakake ing macem-macem aplikasi kayata sing mbutuhake kekuatan dhuwur lan nyandhang resistance. Iki kalebu tutup tutup, lengen, piston pompa, nyemprotake nozzles lan bagean industri liyane.
Biokompatibilitas ZTA
Ing macem-macem pasinaon, ZTA wis dilapurake ora ngasilake reaksi jaringan sing saleh nalika implantasi saengga dadi calon sing apik kanggo komponen bantalan beban ortopedi.. Kajaba iku, atose, kateguhan lan kekuatan sing dituduhake dening keramik zirconia-alumina nggawe cocok kanggo komponen beban-beban ortopedi.
ZTA ing Arthroplasti Hip
Ana akeh pertimbangan babagan keramik kaya alumina, zirconia lan zirconia toughened alumina (ZTA) minangka bahan sing cocok ing arthroplasty hip . Kauntungan saka ZTA kasebut digayuh tanpa kudu nggabungake kekurangan sing ana gandhengane karo zirkonia stabil yttria sing nuduhake sifat mekanik utawa alumina sing dhuwur kanthi inertness dhuwur..
ZTA ing Artroplasti Lutut
Umume, desain implan keramik kanggo total arthroplasty dhengkul (TKA) wis dikembangake kanggo nangani masalah reaksi alergi sing bisa kedadeyan ing pasien nalika komponen paduan titanium utawa kobalt-kromium modern ngeculake partikel nyandhang.. Zirconia Toughened Alumina (ZTA) Matrix Composite minangka biomaterial canggih kanggo aplikasi kasebut.
ZTA: Masa Depan Janji
Iki kalebu riset terus-terusan uga pangembangan babagan cara ningkatake atribut ZTA lan panggunaan potensial. Zirconia Toughened Alumina sing wis diproses batch liyane wis dirancang kanthi sifat mekanik saka segi kekuatan lentur sing luwih murah tinimbang sing saka Biolox® Delta sing kasedhiya kanthi komersial.. liyane, kayata komposit keramik nitrida silikon sing dienalake bubar menyang arthroplasty pinggul uga nuduhake kekuatan sing luwih dhuwur tinimbang alumina. Masa depan cerah kanggo ZTA kanthi akeh aplikasi lan sifat unggul.. Mulane, karo teknologi sing berkembang, samesthine ZTA bakal dadi basis kanggo konsep anyar ing macem-macem ngarep utamané ing biomedicine.