Zirconia Toughened Alumina – ເສີມຂະຫຍາຍຄວາມເຂັ້ມແຂງສໍາລັບຄວາມເປັນເລີດດ້ານອຸດສາຫະກໍາ

Zirconia Toughened Alumina (ZTA) ເປັນເຊລາມິກພິເສດ, ຈໍາແນກໄດ້ໂດຍຄວາມທົນທານສູງແລະຄວາມຕ້ານທານກະດູກຫັກເນື່ອງຈາກ yttria stabilized particles zirconia ກະແຈກກະຈາຍຜ່ານ alumina matrix..

ວັດສະດຸນີ້ສາມາດທົນທານຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມຢ່າງໄວວາໂດຍບໍ່ມີການແຕກຫຼືແຕກ, ຕ້ານ corrosion ສານເຄມີແລະສະຫນອງການຕ້ານການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ.

ທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນທີ່ດີເລີດ

ZTA ceramics ສະເຫນີຄວາມສົມດູນທີ່ເຫມາະສົມລະຫວ່າງຄວາມເຂັ້ມແຂງແລະມູນຄ່າ, ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງກວ່າຜະລິດຕະພັນອາລູມິນຽມແຕ່ມີລາຄາຖືກກວ່າ zirconia ບໍລິສຸດ. ຄຸນສົມບັດກົນຈັກຂອງພວກເຂົາ – ຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກ, ຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ແລະຄວາມແຂງເຊັ່ນດຽວກັນກັບການຕໍ່ຕ້ານການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນ – ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການເຮັດເຄື່ອງມືອຸດສາຫະກໍາເຊັ່ນ: ລໍ້ຕັດ.

ZTA ບັນລຸຄຸນສົມບັດທີ່ເຫນືອກວ່າຂອງຕົນເນື່ອງຈາກການເພີ່ມ yttria stabilized zirconia (YSZ) ອະນຸພາກພາຍໃນ matrix alumina. ໃນເວລາທີ່ກະແຈກກະຈາຍເທົ່າທຽມກັນຕະຫຼອດ, YSZ ຊ່ວຍປັບປຸງຄວາມແຂງກະດ້າງ - ຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກແລະຄວາມທົນທານຂອງທັງສອງອົງປະກອບທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ພິເສດ., inertness ສານເຄມີຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງແລະຄວາມແຂງຮ້ອນ / ຄຸນສົມບັດຄວາມເຂັ້ມແຂງ rapture ສໍາລັບວັດສະດຸ ceramic ຍົກເວັ້ນ.

ຜະລິດຕະພັນ ZTA’ ຄຸນສົມບັດກົນຈັກແມ່ນຂຶ້ນກັບຫຼາຍເສັ້ນທາງການປຸງແຕ່ງຂອງເຂົາເຈົ້າສໍາລັບການຜະລິດຝຸ່ນ, ລວມທັງການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນ, ວິທີການ calcination, ເຕັກນິກການອົບແຫ້ງແລະຂະບວນການ sintering ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການປັບຮູບຮ່າງທີ່ມີສານເຕີມແຕ່ງເພີ່ມໃນລະຫວ່າງການຜະລິດ.. ປັດໃຈເຫຼົ່ານີ້ທັງຫມົດມີຜົນກະທົບທັນທີທັນໃດຕໍ່ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງພວກເຂົາ, elasticity ແລະຄວາມແຂງຄຸນສົມບັດ.

ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ

ZTA ceramics ສະຫນອງການຕ້ານການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ, ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາເປັນທາງເລືອກທີ່ດີເລີດສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ aerospace ທີ່ຕ້ອງການລະດັບສູງຂອງຄວາມເຂັ້ມແຂງ, ຄວາມທົນທານ, ແລະ inertness ເຄມີ. ໃນເວລາທີ່ກະແຈກກະຈາຍເປັນເອກະພາບພາຍໃນ alumina matrix YSZ ສາມາດໄດ້ຮັບການ optimized. ເຊລາມິກ zirconia-alumina ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນອັນໜຶ່ງທີ່ພວກເຮົາສະເໜີໃຫ້ແມ່ນ BIOLOX delta ເຊິ່ງສາມາດພົບເຫັນໄດ້ໃຊ້ສໍາລັບອົງປະກອບຮັບມືຂອງ orthopedais ເຊັ່ນ: ການທົດແທນສະໂພກ..

ການຫັນປ່ຽນທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກົດດັນຈາກ tetragonal metastable ໄປສູ່ໂຄງສ້າງ monoclinic ຂອງ YSZ ເຮັດໃຫ້ເກີດການຂະຫຍາຍປະລິມານແລະຄວາມເຄັ່ງຕຶງຂອງ shear ທີ່ຕ້ານການແຜ່ກະຈາຍຂອງຮອຍແຕກ., ເພີ່ມຄວາມເຄັ່ງຄັດຂອງກະດູກຫັກໃນຂະນະທີ່ປັບປຸງຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ພ້ອມກັນ. ການປະຕິບັດຂອງ Alumina-YSZ ດັ່ງກ່າວເປັນການຫັນເປັນ-toughened ceramic ແມ່ນຂຶ້ນກັບເງື່ອນໄຂການປຸງແຕ່ງເຊັ່ນດຽວກັນກັບ stoichiometry ຂອງ oxides ອົງປະກອບຂອງຕົນໃນຂະບວນການ sintering..

ເງື່ອນໄຂ sintering ທີ່ຄວບຄຸມບໍ່ດີອາດຈະເຮັດໃຫ້ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ຕໍາ່ແລະຄວາມເປັນເອກະລັກທີ່ບໍ່ດີຂອງ alumina-YSZ matrix, ອາດເປັນຍ້ອນການຕິດຕົວຂອງອາກາດຫຼືການລວມຕົວຂອງອະນຸພາກ. ໂດຍການເພີ່ມສານເສີມເຊັ່ນ yttria ຫຼື magnesium oxides, ຫນຶ່ງອາດຈະຫຼຸດລົງ tetragonal ກັບອຸນຫະພູມການປ່ຽນແປງ monoclinic ແລະເສີມຂະຫຍາຍຄຸນສົມບັດ sintering ຂອງ zirconia..

ທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ທີ່ດີເລີດ

ZTA ບໍ່ພຽງແຕ່ດີເລີດໃນແງ່ຂອງການຕໍ່ຕ້ານຄວາມຮ້ອນແລະການຕໍ່ຕ້ານ corrosion, ແຕ່ຍັງທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ສູງເນື່ອງຈາກກົນໄກການຫັນປ່ຽນໄລຍະ tetragonal-monclinic ຂອງມັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການສຶກສາໃນ vitro ໄດ້ເປີດເຜີຍວ່າອົງປະກອບ ZTA ມີຄວາມສ່ຽງຫນ້ອຍທີ່ຈະທໍາລາຍ hydrothermal – ບາງສິ່ງບາງຢ່າງທີ່ມີຄວາມສໍາຄັນທີ່ສໍາຄັນໃນການທົດແທນ hip ຫົວ femoral ແລະ ceramics ຈອກ (ເຊັ່ນ BIOLOX delta ຜະລິດໂດຍ CeramTec).

ການທົດສອບການສວມໃສ່ແບບຈໍາລອງທີ່ດໍາເນີນຢູ່ໃນອົງປະກອບ ZTA ທີ່ເຮັດຈາກວັດສະດຸປະສົມ alumina-zirconia ໄດ້ຜະລິດຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຫນ້າປະທັບໃຈໃນດ້ານການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່., ຄວາມເຂັ້ມແຂງ flexural ແລະແຂງ. ຕົວຢ່າງ ZTA ທີ່ສໍາຜັດກັບຫຼາຍໆຮອບໃນ simulator hip ສະແດງໃຫ້ເຫັນການເຊື່ອມໂຊມຫນ້ອຍທີ່ສຸດທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພື້ນຜິວຕ່ໍາກວ່າອົງປະກອບ zirconia monolithic..

ອົງປະກອບ ZTA ໄດ້ພິສູດວ່າເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການໃນການຜະລິດລົດຍົນ (ເຄື່ອງມືກອບເປັນຈໍານວນຮ້ອນແລະເຢັນ, ມ້ວນກະປ໋ອງແລະ capstans); ອຸດສາຫະກໍາພະລັງງານ (ລູກປືນ, orifice inserts ແລະ vortex finders); ການປຸງແຕ່ງອາຫານ (ພາກສ່ວນປັ໊ມ homogenizing); ແລະອຸດສາຫະກໍາພະລັງງານ. ຄຸນສົມບັດກົນຈັກຂອງພວກເຂົາແມ່ນຂຶ້ນກັບຕົວແປຫຼາຍ: ເສັ້ນທາງການກະກຽມທີ່ໃຊ້ໃນການກະກຽມຝຸ່ນ; ວິທີການອົບແຫ້ງທີ່ໃຊ້ໃນເວລາ calcination; ເຕັກນິກການສ້າງຮູບຮ່າງໄດ້ຮັບຮອງເອົາໃນລະຫວ່າງການເຕັກນິກການ sintering; ຮູບຮ່າງທີ່ປັບແຕ່ງ; ສ່ວນປະກອບເພີ່ມເຕີມແລະການແຜ່ກະຈາຍຂະຫນາດ particle ໃນບັນດາຄົນອື່ນ.

ຄວາມເຂັ້ມແຂງທີ່ດີເລີດ

ZTA ceramics ໃຊ້ການຫັນປ່ຽນທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກົດດັນເພື່ອປະສົມປະສານ zirconia ເຂົ້າໄປໃນ alumina matrix, ເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມແຂງແລະຄວາມທົນທານໃນໄລຍະເວລາ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ ZTA ເປັນການແກ້ໄຂເຊລາມິກທີ່ດີເລີດສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອຸດສາຫະກໍາທີ່ຕ້ອງການຄວາມທົນທານ, ຄວາມຕ້ານທານ corrosion ສູງ, ຄວາມທົນທານຕໍ່ອາການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນແລະຄວາມທົນທານຕໍ່ອາການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນ.

ພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນ, tetragonal metastable precipitates ໃນ cubic alumina ໄດ້ຮັບການຫັນປ່ຽນຢ່າງກະທັນຫັນເປັນອະນຸພາກ monoclinic ເຊິ່ງເພີ່ມຄວາມທົນທານຂອງກະດູກຫັກໂດຍການສ້າງຊັ້ນພື້ນຜິວທີ່ບີບອັດທີ່ຕິດກັບຮອຍແຕກພາຍໃນ matrix ຂອງມັນ..

ການຫັນປ່ຽນຄວາມເຄັ່ງຕຶງແມ່ນປະກົດການທີ່ຮູ້ກັນວ່າເປັນການແຂງກະດ້າງ, ໃນບັນດາຄວາມແຂງກະດ້າງຂອງອາລູມິນາເພີ່ມຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ຄວາມຍາວ crack ສັ້ນກວ່າ, crack blunting ຫນ້ອຍ, ແລະປັບປຸງປະຕິສໍາພັນກັບ microcracks ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ. ນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ປະສົມປະສານກັບລູກປືນແຂງແລະອ່ອນໆທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ໃນເຊລາມິກຊັ້ນສູງທາງການແພດທີ່ທັນສະໄຫມເຊັ່ນ: ການທົດແທນສະໂພກ.. ນອກຈາກນັ້ນ, ການປູກຝັງ zirconia stabilized Yttrium ທີ່ເອີ້ນວ່າ y-TZP ສະຫນອງການປົກປ້ອງຈາກການສວມໃສ່ໃນໄລຍະເວລາ..