Zirconia Toughened Alumina

Alumina-zirconia composites ແມ່ນແຂງໂດຍການຫັນປ່ຽນທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກົດດັນຂອງ particles zirconia tetragonal ເຂົ້າໄປໃນແຂງ., ວັດສະດຸທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດແລະຄວາມເຄັ່ງຄັດທີ່ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາເຫມາະສົມກັບການນໍາໃຊ້ຕ່າງໆແລະສະພາບແວດລ້ອມ.

Gelcasting ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອ fabricate ຕົວຢ່າງ ZTA, ດ້ວຍຄວາມເອົາໃຈໃສ່ຢ່າງລະມັດລະວັງເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການກະກຽມ slurry ດ້ວຍການໂຫຼດແຂງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຂະບວນການ molding ແລະ de-moulding, ການອົບແຫ້ງດ້ວຍສານລະລາຍ (osmotic ທຽບກັບອາກາດແຫ້ງ), ແລະຂະບວນການ pyrolysis ແລະ sintering ຢູ່ 1550 ແລະ 1650 degC ສໍາລັບຈຸດປະສົງການອົບແຫ້ງ. ຄວາມຫນາແຫນ້ນ, ຄວາມແຂງ, ຄວາມແຂງກະດ້າງຂອງກະດູກຫັກແລະການປະເມີນຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ໄດ້ຖືກປະຕິບັດຢູ່ໃນຕົວຢ່າງທັງຫມົດທີ່ຜະລິດໂດຍໃຊ້ gelcasting.

ມັນມີຄວາມແຂງສູງ

Zirconia toughened alumina (ZTA) ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການເນື່ອງຈາກຄວາມແຂງສູງຂອງມັນ. ຜະ​ລິດ​ໂດຍ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້ gel casting​, ZTA ສະຫນອງການປະຫຍັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຫຼາຍກວ່າວັດສະດຸເຊລາມິກອື່ນໆໃນຂະນະທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງທີ່ເຫນືອກວ່າ. ZTA ສາມາດທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມຂອງ 1650 degC ໃນຂະນະທີ່ຍັງເຫຼືອຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ມີປະສິດທິພາບເນື່ອງຈາກການປະກອບດ້ວຍຜົງຂອງ zirconia ທີ່ຄົງທີ່ yttria ແລະອາລູມິນຽມທີ່ໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າກັນໂດຍໃຊ້ເຕັກນິກການຫລໍ່ gel ແລະ sintering..

ເຄື່ອງປັ້ນດິນເຜົາ ZTA ໂດດເດັ່ນຍ້ອນຄວາມເຄັ່ງຄັດທີ່ໂດດເດັ່ນຍ້ອນການຫັນປ່ຽນຈາກ tetragonal ໄປສູ່ໄລຍະ monoclinic., ເພີ່ມຄວາມເຄັ່ງຄັດຂອງກະດູກຫັກໂດຍສອງເທົ່າ. ກົນໄກນີ້ແມ່ນເກີດມາຈາກຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງ modulus elastic ລະຫວ່າງໄລຍະຂອງເຂົາເຈົ້າ – zirconia ແລະ alumina ຕາມລໍາດັບ – ຄວາມ ໝາຍ ພື້ນທີ່ຄວາມກົດດັນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການຫັນປ່ຽນຕົວຈິງປະຕິບັດເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການແຜ່ກະຈາຍຮອຍແຕກເຮັດໃຫ້ ZTA ມີຄວາມເຄັ່ງຄັດກວ່າເຄື່ອງປັ້ນດິນເຜົາ alumina ແບບດັ້ງເດີມ..

ອາລູມີນາທີ່ແຂງດ້ວຍ Zirconia ມີຄວາມແຂງແກ່ນ ແລະ ຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກທີ່ເໜືອກວ່າ AlN, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ດີກວ່າເມື່ອທຽບກັບທັງສອງຂອງວັດສະດຸເຫຼົ່ານັ້ນ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນຜູ້ສະຫມັກທີ່ດີເລີດສໍາລັບການນໍາໃຊ້ລົດຍົນແລະພະລັງງານແບບຍືນຍົງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ZTA ມີຄຸນສົມບັດຕ້ານການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນທີ່ເຫນືອກວ່າເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄຸນສົມບັດ insulation ໄຟຟ້າທີ່ດີ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ລົດຍົນແລະການນໍາໃຊ້ທາງການແພດອື່ນໆ; ນອກຈາກນັ້ນ, ZTA ບໍ່ໄດ້ສະແດງຄວາມເສຍຫາຍຂອງ DNA ຫຼືຜົນກະທົບຂອງມະເຮັງໃນຈຸລັງ mammalian, ການສະຫນອງການນໍາໃຊ້ທີ່ມີທ່າແຮງເປັນອຸປະກອນການຝັງແຂ້ວເນື່ອງຈາກຄຸນສົມບັດກົນຈັກທີ່ດີເລີດແລະຄຸນສົມບັດ biocompatibility.

ມັນມີຄວາມທົນທານສູງ

Zirconia toughened alumina (ZTA), ຫຼື zirconium toughened alumina, ເປັນວັດສະດຸເຊລາມິກທີ່ປະກອບດ້ວຍອາລູມິນຽມແລະ zirconium ທີ່ສະຫນອງຄຸນສົມບັດກົນຈັກພິເສດເຊັ່ນ: ຄວາມທົນທານ flexural ສູງ., ຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກ, ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ຄວາມແຂງແລະທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່. ອັດຕາສ່ວນລະຫວ່າງວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ສາມາດດັດແປງໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍເພື່ອຕອບສະຫນອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສະເພາະ; ຜະລິດຕະພັນ ZTA outshone ທີ່ເຮັດດ້ວຍ zirconia ບໍລິສຸດໃນຂະນະທີ່ມີລາຄາຖືກກວ່າ.

ວັດສະດຸນີ້ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງສໍາເລັດຜົນໃນຫົວ femoral ທົດແທນ hip ແລະ liners acetabular ເນື່ອງຈາກ biocompatibility ຂອງຕົນແລະຄວາມສາມາດໃນການຮັບຜິດຊອບໃນໄລຍະຍາວ.. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ຄວາມເຫມາະສົມຂອງມັນທໍາອິດຕ້ອງໄດ້ຮັບການປະເມີນຢູ່ໃນ vivo.

ZTA ບັນລຸຄວາມທົນທານສູງເນື່ອງຈາກໂຄງສ້າງ tetragonal metastable ຂອງມັນແລະກໍາລັງບີບອັດຈາກ alumina matrix, ບ່ອນທີ່ຄວາມກົດດັນ tensile ສູງເຮັດໃຫ້ການຫັນເປັນ toughening; ນັ້ນແມ່ນ, zirconia ປ່ຽນເປັນຮູບແບບ monoclinic ເມື່ອຖືກບີບອັດຈາກ alumina matrix, ການຜະລິດພະລັງງານຄວາມກົດດັນທີ່ຊ້າຫຼືຢຸດການຂະຫຍາຍພັນຂອງຮອຍແຕກ, ດັ່ງນັ້ນ, ການຜະລິດຜົນກະທົບການຫັນເປັນ toughening ທີ່ປ້ອງກັນການແຜ່ກະຈາຍຮອຍແຕກ..

ZTA ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນໄລຍະ 99% alumina ceramics ເນື່ອງຈາກໄລຍະ tetragonal metastable ຂອງຕົນແລະ alumina matrix, ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ outstripping ມັນໃນເລື່ອງນີ້. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, alumina-zirconia composites ອາດຈະກາຍເປັນ brittle ເນື່ອງຈາກຄວາມດຽວກັນຕ່ໍາແລະການຈັບຕົວຂອງອາກາດເຊັ່ນດຽວກັນກັບ particle agglomeration ນໍາໄປສູ່ຈຸດບົກພ່ອງແລະການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural. – ແຕ່ປະສິດທິພາບຂອງມັນເກີນກວ່າອາລູມິນຽມແບບດັ້ງເດີມໃນການນໍາໃຊ້ທາງການແພດແລະອຸດສາຫະກໍາຄືກັນ.

ມັນມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງ

Zirconia toughened alumina ເປັນວັດສະດຸທົນທານທີ່ສຸດ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຮັບຜິດຊອບການໂຫຼດ. ຜະລິດໂດຍຜ່ານການຫັນປ່ຽນທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກົດດັນຂອງອະນຸພາກ zirconia tetragonal ທີ່ດີເຂົ້າໄປໃນ alumina matrix, ຜົນ​ຜະ​ລິດ​ຂອງ​ຕົນ​ໃນ​ການ​ແຜ່​ກະ​ຈາຍ​ອະ​ນຸ​ພາກ​ເປັນ​ເອ​ກະ​ພາບ​ສູງ​ທີ່​ມີ​ຄວາມ​ເຂັ້ມ​ແຂງ​ເປັນ​ພິ​ເສດ​ແລະ​ຄຸນ​ສົມ​ບັດ toughness​.

ເຊລາມິກຍັງທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນຂອງສານເຄມີສູງ. ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ຈໍານວນຫຼາຍລວມທັງການປູກຝັງທາງການແພດແລະອຸປະກອນການທັນຕະກໍາອັນເນື່ອງມາຈາກຄວາມສາມາດຕ້ານການສໍາຜັດກັບນ້ໍາຮ່າງກາຍຊ້ໍາຊ້ອນແລະສານເຄມີ..

ZTA ຍັງໂດດເດັ່ນດ້ວຍການຕໍ່ຕ້ານຄວາມຮ້ອນຂອງມັນ, ຍ້ອນວ່າອະນຸພາກ zirconia ຂອງມັນກະແຈກກະຈາຍພາຍໃນ alumina matrix ດູດເອົາພະລັງງານຄວາມຮ້ອນແລະສ້າງຄວາມກົດດັນທີ່ບີບອັດເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການເກີດຮອຍແຕກ. – ນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ ZTA ceramic ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງປອດໄພສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງເຊັ່ນ: ອົງປະກອບ furnace ແລະພາກສ່ວນເຄື່ອງຈັກ turbine ໂດຍບໍ່ມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ຄວາມເສຍຫາຍຫຼືຄວາມລົ້ມເຫຼວ..

ZTA ມາຈາກຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງມັນຈາກໂຄງສ້າງຂອງມັນແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງ nanoparticle, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການກົດ isostatic ຮ້ອນແລະການ sintering ທໍາມະດາສໍາລັບຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືເພີ່ມຂຶ້ນ. ສໍາລັບການເພີ່ມຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ມັນຍັງອາດຈະຖືກຜະລິດໂດຍໃຊ້ວິທີການຜະລິດ sol-gel ເຊິ່ງປ່ຽນໂມເລກຸນເປັນຂອງແຂງ – ໃນກໍລະນີດັ່ງກ່າວນີ້, ການປະສົມປະສານຂອງຜົງ alumina ແລະ zirconia ເຂົ້າໄປໃນທາດແຫຼວທີ່ຄ້າຍຄື gel ທີ່ສາມາດໄດ້ຮັບການສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນເປັນຮູບຮ່າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນກ່ອນທີ່ຈະ baked ໃນເຕົາອົບຈົນກ່ວາການປິ່ນປົວໄດ້ເກີດຂຶ້ນກ່ອນທີ່ຈະ de-moulded ແລະຕາກໃຫ້ແຫ້ງເພື່ອໃຫ້ຜົນຜະລິດ ZTA ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນອັນດີງາມພ້ອມກັບໄປເຊຍກັນປ່ຽນແປງ., ປະລໍາມະນູ, ລັດເອເລັກໂຕຣນິກສົ່ງຜົນໃຫ້ ZTA ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງເຊັ່ນດຽວກັນກັບໄປເຊຍກັນປ່ຽນແປງ, ລັດປະລໍາມະນູເຊັ່ນດຽວກັນກັບໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນທີ່ມີການປ່ຽນແປງ, ໂຄງສ້າງຜລຶກທີ່ປ່ຽນແປງເຊັ່ນດຽວກັນກັບໄປເຊຍກັນທີ່ປ່ຽນແປງ, ລັດປະລໍາມະນູສົ່ງຜົນໃຫ້ໄປເຊຍກັນມີການປ່ຽນແປງ, ລັດປະລໍາມະນູສໍາລັບຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືເພີ່ມຂຶ້ນ.

ມັນທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ

ອຸປະກອນການ ZTA ສະຫນອງການຕໍ່ຕ້ານອຸນຫະພູມດີກວ່າ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການຄວາມທົນທານທີ່ສຸດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການກັດກ່ອນແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ສູງຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ ZTA ເຫມາະສົມສໍາລັບການສໍາຜັດໃນໄລຍະຍາວກັບອຸນຫະພູມສູງເຖິງ 1773 ຄ – ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທາງເລືອກທີ່ດີເລີດສໍາລັບການສໍາຜັດອຸປະກອນໃນໄລຍະຍາວກັບລະດັບຄວາມຮ້ອນສູງ.

ການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຜ່ານມາຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ zirconia ເສີມຂະຫຍາຍຄຸນສົມບັດກົນຈັກຂອງອາລູມິນຽມ, ໂດຍ​ສະ​ເພາະ​ແມ່ນ toughness ແລະ​ຄວາມ​ເຂັ້ມ​ແຂງ flexural ຂອງ​ຕົນ​. ຜົນກະທົບນີ້ເກີດຂຶ້ນເນື່ອງຈາກວ່າ particles zirconia ສ້າງຄວາມກົດດັນບີບອັດຢູ່ໃນ matrix alumina ໃນເວລາທີ່ຢູ່ພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນ; ຄວາມກົດດັນທີ່ບີບອັດນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການແຜ່ກະຈາຍຮອຍແຕກໃນຂະນະທີ່ເພີ່ມຄວາມເຄັ່ງຄັດຂອງກະດູກຫັກ.

ປັດໃຈຈໍານວນຫລາຍສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດຂອງ ZTA composites, ເຊັ່ນວິທີການ sintering ແລະອຸນຫະພູມຂອງຕົນເຊັ່ນດຽວກັນກັບຈໍານວນຂອງ zirconia ເພີ່ມ. ໂດຍທົ່ວໄປ, ການເພີ່ມ zirconia ຫຼາຍມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເພີ່ມປະສິດທິພາບການປະຕິບັດ; ຢ່າງໃດກໍຕາມ, zirconia ຫຼາຍເກີນໄປສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ຂອງຕົນເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມເຄັ່ງຄັດຂອງກະດູກຫັກ.

Alumina-zirconia-toughened alumina (ນັ້ນ) ເປັນວັດສະດຸເຊລາມິກທີ່ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກນິກທີ່ໃຊ້ໃນການນໍາໃຊ້ອຸດສາຫະກໍາຕ່າງໆ. ການກໍ່ສ້າງຂອງ alumina ແລະ zirconium oxide ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍພັນທະບັດເຊລາມິກທີ່ເສີມຂະຫຍາຍຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ແລະຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກຂອງວັດສະດຸ., AZT ເຮັດໃຫ້ອຸປະກອນທີ່ດີເລີດສໍາລັບເຄື່ອງຈັກທີ່ສໍາຜັດກັບອຸນຫະພູມສູງເຊັ່ນ: ເຕົາອົບແລະ furnaces.