산화지르코늄과 산화알루미늄을 함께 사용하면 지르코니아 강화 알루미나가 생성됩니다. (ZTA), 다양한 응용 분야에서 탁월한 소재. 기계적 성질, 힘, 파괴인성, 탄력, AZ 복합재에 속하는 복합 세라믹 소재는 경도와 내마모성이 매우 우수합니다.. ZTA는 높은 기계적 강도를 위해 선호되는 선택이 되었습니다., 내열성과 내식성.
구성 및 구조 디코딩
무엇보다도, 지르코니아 강화 알루미나는 알루미나 매트릭스 내에 균일하게 분산된 지르코니아 입자로 구성됩니다.. 보통, 여기에는 다음이 포함됩니다 10-20% 알루미나의 ZrO2 부피. 비율에 따라, 구성 혼합물은 특정 응용 분야에 따라 특정 기능을 갖춘 세라믹에 기여합니다..
빌딩 블록: 알루미나와 지르코니아
ZTA를 형성하기 위해 혼합되는 주요 성분은 알루미나와 지르코니아입니다.. 게다가, 정형외과 임플란트는 산화알루미늄(Aluminium Oxide)으로 알려진 세라믹 재료를 사용해 왔습니다. (Al2O3) 우수한 생체적합성, 우수한 기계적 강도 및 내파손성으로 인해 역사적으로.
지르코니아의 또 다른 뛰어난 특성은 낮은 부식 속도, 우수한 화학적 안정성 및 높은 기계적 강도입니다.. 영률은 스테인리스강 합금과 크기가 동일합니다..
그것이 만들어지는 방법
ZTA를 생산한다는 것은 알루미나 매트릭스 전체에 균일하게 분포된 정방정상 지르코니아 입자를 생성하는 것을 의미합니다.. 균열 끝 응력 집중은 정방정계 결정 구조를 단사정계 구조로 변경하여 지르코니아의 부피를 증가시킬 수 있습니다.. 이러한 부피 팽창은 균열의 성장을 효과적으로 역전시키거나 멈추게 하여 인성과 강도를 향상시킵니다..
ZrO2-Al2O3 세라믹의 기계적 성질
유사한 밀도 값을 갖는 기존 알루미나보다 우수한 경도를 포함하여 ZTA가 나타내는 광범위한 기계적 특성이 있습니다., 기존 알루미나보다 굴곡 강도가 높고 기존 지르코니아보다 선형 열팽창 계수가 낮습니다. (CLTE).
지르코니아 강화 알루미나는 기계적 강도가 높고 내열성이 있어 부식되지 않습니다.. 다음은 ZTA의 속성 중 일부입니다.:
부동산 가치
화학식 Zr-Al2O3
밀도 4.1-4.38 g/cm^3
경도 1750-2100 단추
탄력 45-49 x 10^6psi
굴곡강도 100-145 ksi
푸아송비 0.26
파괴 인성 5-7 MPa·m^1/2
열팽창 계수 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
열전도율 20.0-21.0 W/mK
충격 저항 325 ℃
최대 작동 온도 1650 ℃
ZrO2-Al2O3 세라믹의 응용
지르코니아 강화 알루미나는 높은 강도와 내마모성을 요구하는 용도 등 다양한 용도에 사용됩니다.. 여기에는 밸브 씰이 포함됩니다., 소매, 펌프 피스톤, 스프레이 노즐 및 기타 산업 부품.
ZTA의 생체적합성
다양한 연구에서, ZTA는 이식 시 조직에 유해한 반응을 일으키지 않는 것으로 보고되어 정형외과용 하중 지지 부품으로 적합한 후보입니다.. 게다가, 경도, 지르코니아-알루미나 세라믹이 나타내는 인성과 강도로 인해 정형외과용 하중 지지 부품에 적합합니다..
고관절 치환술의 ZTA
알루미나와 같은 세라믹에 대해서는 많은 논의가 이루어져 왔다., 지르코니아 및 지르코니아 강화 알루미나 (ZTA) 고관절 치환술에 적합한 재료 . ZTA의 이러한 장점은 높은 기계적 특성을 나타내는 이트리아 안정화 지르코니아 또는 높은 불활성을 갖는 알루미나와 관련된 단점을 통합하지 않고도 달성되었습니다..
무릎 관절성형술의 ZTA
주로, 슬관절 전치환술을 위한 세라믹 임플란트 디자인 (TKA) 최신 티타늄 또는 코발트-크롬 합금 부품이 마모 입자를 방출할 때 환자에게 발생할 수 있는 알레르기 반응 문제를 처리하기 위해 개발되었습니다.. 지르코니아 강화 알루미나 (ZTA) Matrix Composite는 이러한 응용 분야를 위한 최첨단 생체 재료입니다..
ZTA: 유망한 미래
여기에는 ZTA의 속성과 잠재적인 용도를 개선하는 방법에 대한 지속적인 연구와 개발이 포함됩니다.. 또 다른 배치 처리된 지르코니아 강화 알루미나는 상업적으로 이용 가능한 Biolox® Delta보다 훨씬 낮은 굽힘 강도 측면에서 기계적 특성을 갖도록 설계되었습니다.. 또 다른, 최근 고관절 치환술에 도입된 질화 규소 세라믹 복합재와 같은 재료도 알루미나보다 더 높은 강도를 나타냅니다. 많은 응용 분야와 우수한 특성을 갖춘 ZTA의 미래는 밝습니다.. 그러므로, 발전하는 기술로, ZTA는 특히 생물의학 분야의 다양한 분야에서 새로운 개념의 기반이 될 것으로 기대됩니다..