Zirconia Toughened Alumina

Zirconia toughened alumina (ZTA) ເປັນວັດສະດຸເຊລາມິກແບບພິເສດທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນປະທັບຕາວາວ, ພຸ່ມໄມ້, ສ່ວນປະກອບຂອງປັ໊ມແລະເຄື່ອງມືຕັດເນື່ອງຈາກຄວາມເຂັ້ມແຂງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງທາງເຄມີຂອງມັນ – ເປັນຫຼັກຖານໂດຍຄວາມສາມາດຂອງຕົນໃນການທົນທານຕໍ່ການໂຫຼດຫນັກໂດຍບໍ່ມີການຊຸດໂຊມທີ່ສໍາຄັນ.

ZTA ມີຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຮ້ອນທີ່ຫນ້າປະທັບໃຈແລະສາມາດທົນທານຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມຢ່າງກະທັນຫັນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມຢ່າງໄວວາ. ອ່ານເພື່ອຮຽນຮູ້ເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດກົນຈັກຂອງມັນ!

ຄວາມແຂງ

Zirconia ເພີ່ມໃສ່ alumina matrix ເພີ່ມຄວາມແຂງຂອງມັນ, ຄວາມແຂງກະດ້າງຂອງກະດູກຫັກແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ໃນຂະນະທີ່ເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການສວມໃສ່ແລະການເຊາະເຈື່ອນ. ກົນໄກການມີສ່ວນຮ່ວມໂດຍປົກກະຕິແມ່ນການຫັນເປັນໄລຍະທີ່ປະຕິບັດຕາມການສ້າງຕັ້ງ microcrack ແຕ່ອາດຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບທິດສະດີຄວາມກົດດັນຕາມການນໍາໃຊ້..

zirconia tetragonal ທີ່ສາມາດ metastable ໄດ້ precipitates ທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການກະແຈກກະຈາຍທີ່ດີພາຍໃນ alumina matrix ສາມາດຜ່ານການຫັນປ່ຽນ spontaneous ເຂົ້າໄປໃນຮູບແບບ monoclinic ເມື່ອຂໍ້ຈໍາກັດຂອງພວກມັນຖືກຍົກອອກໃນລະຫວ່າງການຂະຫຍາຍພັນຂອງຮອຍແຕກ., ການສະຫນອງພະລັງງານຕໍ່ກັບຂົງເຂດຄວາມກົດດັນທີ່ຂັບລົດການຂະຫຍາຍພັນຂອງຮອຍແຕກ.

ເຊລາມິກ ZTA ມີຄວາມແຂງກະດ້າງແລະຄວາມແຂງກະດ້າງທີ່ດີກວ່າເມື່ອປຽບທຽບກັບເຊລາມິກວິສະວະກໍາທີ່ອີງໃສ່ oxide ອື່ນໆ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບສອງເທົ່າຂອງຄວາມເຂັ້ມແຂງ fatigue cyclic ຂອງ Y-TZP. ດັ່ງ​ນັ້ນ, ຄຸນສົມບັດຂອງມັນເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການຄວາມທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ທີ່ສຸດ, inertness ເຄມີແລະ friction ຕ່ໍາເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມເຂັ້ມແຂງແລະຄວາມແຂງສູງ.

ຄວາມເຂັ້ມແຂງ Flexural

ZTA ceramics ສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍການປ່ຽນແປງອັດຕາສ່ວນຂອງ zirconia ສະຖຽນລະພາບ yttria. (Y-TZP) ພາຍໃນ matrix alumina ໂດຍໃຊ້ການກົດ isostatic ຮ້ອນ, ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການປະສົມຄວາມແຂງກະດ້າງ - ຄວາມແຂງກະດ້າງ - ຢືດຢຸ່ນທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມເມື່ອຍລ້າຂອງວົງຈອນທີ່ບໍ່ສາມາດປຽບທຽບໄດ້ເກີນກວ່າເຊລາມິກເຕັກນິກທີ່ທັນສະໄຫມທີ່ສຸດ..

Metastable Y-TZP ໃນ alumina matrix ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີການສ້າງ agglomerate ໄລຍະການຫັນເປັນ tetragonal-monoclinic ທີ່ເພີ່ມຄວາມແຂງກະດ້າງຂອງກະດູກຫັກໂດຍຜ່ານໄລຍະການຫັນເປັນ stiffening. (Clausen 1976). ມັກຂ້າມຮອຍແຕກ, agglomerates ການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ຈະບີບອັດເຂດທີ່ຢູ່ຂ້າງຫນ້າຂອງຮອຍແຕກແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງມັນ, ໃນທີ່ສຸດການເພີ່ມຄວາມເຄັ່ງຄັດຂອງກະດູກຫັກ.

ໂຄງສ້າງວັດສະດຸນີ້ໄດ້ນໍາໄປສູ່ການສ້າງ alumina-zirconia composites ເຊັ່ນ BIOLOX Delta., ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງສໍາລັບການທົດແທນ hip ທັງຫມົດແລະອົງປະກອບ orthopedic ຮັບຜິດຊອບອື່ນໆ. ວັດສະດຸຊີວະພາບເຊລາມິກນີ້ມີລັກສະນະທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ທີ່ໂດດເດັ່ນ, inertness ສານເຄມີຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ການຕ້ານການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນແລະ inertness ສານເຄມີທີ່ດີເລີດໃນທຸກອຸນຫະພູມ.

ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການກັດກ່ອນ

ທາງເຄມີ inert ແລະທົນທານຕໍ່ກັບອຸນຫະພູມສູງແລະການສວມໃສ່, ມັນສະຫນອງການປະຕິບັດທີ່ດີກວ່າເມື່ອທຽບກັບ 99 alumina ceramics ແລະມີລາຄາຖືກກວ່າເຊັ່ນດຽວກັນ.

Zirconia ຍັງມີຄວາມເຂັ້ມແຂງ tensile ປະທັບໃຈ, ຄຸນສົມບັດ flexural ແລະ elasticity ແລະ biocompatibility – ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທາງການແພດເຊັ່ນ: ການທົດແທນສະໂພກ. ເນື່ອງຈາກການຫັນເປັນ toughening ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຄວາມກົດດັນ, ອະນຸພາກ zirconia ປ່ຽນຈາກຮູບແບບ tetragonal metastable ເຂົ້າໄປໃນຮູບແບບ monoclinic, ຊ່ວຍໃຫ້ຮອຍແຕກໄດ້ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ ໃນຂະນະທີ່ເພີ່ມຄວາມເຄັ່ງຄັດຂອງກະດູກຫັກ.

CeramTec (Biolox Delta) ຜະລິດສານປະກອບ alumina-zirconia ໃນການຄ້າບ່ອນທີ່ zirconia ທີ່ບໍ່ສະຖຽນລະພາບຍັງຄົງຢູ່ໃນໄລຍະ tetragonal ເພື່ອຈັດການການຫັນປ່ຽນນີ້ແລະສະຫນອງການແຕກຫັກຂອງປາຍ blunting ແລະ crack deviation., ການປັບປຸງຄວາມທົນທານຂອງ alumina matrix. ເນື້ອໃນຂອງ Zirconia ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ໂດຍຜ່ານເຕັກນິກການກະກຽມຝຸ່ນແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນ.

ຕ້ານການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນ

Zirconia ເພີ່ມໃສ່ alumina matrix ຕົ້ນຕໍໃນລະຫວ່າງການ sintering ສາມາດເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມແຂງແລະຄວາມທົນທານຂອງມັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ., ການສ້າງສິ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າ ZTA (Zirconia Toughened Alumina), ປະສິດທິພາບຂອງອາລູມິນຽມເຊລາມິກປົກກະຕິທັງໃນການນໍາໃຊ້ກົນຈັກແລະການສວມໃສ່.

Zirconia toughened alumina ແມ່ນສັງເກດເຫັນສໍາລັບຄຸນສົມບັດພິເສດຂອງມັນເຊັ່ນ: ຄວາມແຂງຂອງຄວາມຮ້ອນສູງແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງ rapture., inertness ສານເຄມີຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ອັດຕາການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາແລະການຕໍ່ຕ້ານຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ – ຄຸນສົມບັດທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບອົງປະກອບຂອງ milling ເຊັ່ນດຽວກັນກັບພາກສ່ວນສວມໃສ່ທີ່ຕ້ອງການກົນໄກການເຮັດຄວາມເຢັນ.

CeramTec ວາງຕະຫຼາດ ZTA ທີ່ເອີ້ນວ່າ Biolox delta ທີ່ມີອາລູມິນຽມມາຕຣິກເບື້ອງທີ່ມີອະນຸພາກ Y-TZP ກະແຈກກະຈາຍ (17 ນ້ຳໜັກ/wt%) ແລະ platelets strontium aluminate (0.5 ນ້ຳໜັກ/wt%), ສະຫນອງການປະສົມປະສານທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງກົນໄກການຫັນປ່ຽນໄລຍະ tetragonal-to-monoclinic ແລະກົນໄກການ deflection crack ເພື່ອສະຫນອງຄວາມເຄັ່ງຄັດທີ່ປັບປຸງ., ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ນີ້ເຫມາະສົມສໍາລັບຂັ້ນຕອນ THAILAND ປະຖົມຢູ່ຫນ້າທີ່ມີ femoral.

ສນວນໄຟຟ້າ

ອາລູມີນາທີ່ແຂງດ້ວຍ Zirconia ສາມາດທົນຕໍ່ຄວາມຮ້ອນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີການແຕກຫຼືແຕກພາຍໃຕ້ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມຢ່າງກະທັນຫັນ, ຂໍຂອບໃຈກັບອະນຸພາກ alumina ທີ່ກະແຈກກະຈາຍຢູ່ໃນ matrix ຂອງມັນທີ່ດູດຊຶມພະລັງງານຄວາມຮ້ອນແລະສ້າງຄວາມກົດດັນທີ່ບີບອັດທີ່ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ກະດູກຫັກ..

Alumina-zirconia ceramic ແມ່ນມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຫຼາຍກ່ວາຄູ່ຮ່ວມງານ zirconia ບໍລິສຸດຂອງມັນ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ insulation ໄຟຟ້າ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງມັນຕ່ໍາກວ່າ zirconia ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບພາກສ່ວນທີ່ຕ້ອງການຄວາມເຢັນ.

ການຫັນເປັນ toughening ຂອງ Alumina-zirconia composites ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບເພີ່ມເຕີມ; ທີ່ນີ້, ເມັດພືດ zirconia ໃນ alumina matrix ໄດ້ຮັບໄລຍະ metastable ທີ່ເມັດພືດຂອງເຂົາເຈົ້າໄດ້ຮັບການຫັນປ່ຽນຈາກໂຄງສ້າງ tetragonal ກັບ monoclinic., ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດລົງຮອຍແຕກຍ້ອນຄວາມກົດດັນໂດຍການເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການຂັດແລະຜົນກະທົບ. Alumina toughened zirconia ປົກກະຕິແລ້ວເກີດຂື້ນໂດຍຜ່ານປະຕິກິລິຍາ pyrophoric ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ Zirconium(IV) ອົກຊີ octahydrate, ອະລູມີນຽມ Nitrate Nanohydrate Triethylamine ແລະ HNO3(ອາຊິດໄນຕຣິກ); ການເພີ່ມຂະຫນາດຂອງອະນຸພາກຊ່ວຍກະແຈກກະຈາຍຂອງເມັດ zirconia metastable.