Cirkonio oksidas ir aliuminio oksidas kartu gaunamas cirkonio grūdintas aliuminio oksidas (ZTA), išskirtinė medžiaga daugeliu atvejų. Mechaninės savybės, stiprumo, lūžimo atsparumas, elastingumas, Kietumas ir atsparumas dilimui yra labai vertinami šioje kompozitinėje keraminėje medžiagoje, kuri priklauso AZ kompozitų klasei.. ZTA tapo pageidaujamu pasirinkimu dėl didelio mechaninio stiprumo, šiluminė varža ir atsparumas korozijai.
Kompozicijos ir struktūros dekodavimas
Be kita ko, Cirkonio grūdintas aliuminio oksidas susideda iš cirkonio grūdelių, tolygiai paskirstytų aliuminio oksido matricoje. Paprastai, tai apima 10-20% ZrO2 tūris aliuminio okside. Priklausomai nuo jų proporcijų, sudedamųjų dalių mišiniai prisideda prie keramikos, pasižyminčios specifinėmis savybėmis, atsižvelgiant į konkretų panaudojimą.
Statybiniai blokai: Aliuminio oksidas ir cirkonis
Pagrindiniai komponentai, sumaišomi, kad susidarytų ZTA, yra aliuminio oksidas ir cirkonis. Be to, ortopediniams implantams buvo panaudota ši keraminė medžiaga, žinoma kaip aliuminio oksidas (Al2O3) istorijoje dėl gero biologinio suderinamumo, taip pat dėl didelio mechaninio stiprumo ir atsparumo lūžiams.
Kita išskirtinė cirkonio oksido savybė yra mažas korozijos greitis, geras cheminis stabilumas ir didelis mechaninis stiprumas.. Jo Youngo modulis yra tokio paties dydžio kaip ir nerūdijančio plieno lydiniai.
Kaip Jis pagamintas
Gaminti ZTA reiškia sukurti tetragoninės fazės cirkonio grūdelius, tolygiai paskirstytus aliuminio oksido matricoje. Įtrūkimo antgalio įtempių koncentracija gali pakeisti tetragonalinę kristalų struktūrą į monoklininę, todėl gali padidėti cirkonio oksido tūris.. Toks tūrio padidėjimas veiksmingai atšaukia arba sustabdo įtrūkimų augimą, todėl padidėja kietumas ir stiprumas.
Mechaninės ZrO2-Al2O3 keramikos savybės
ZTA pasižymi daugybe mechaninių savybių, įskaitant didesnį kietumą nei įprasti aliuminio oksidai su panašiomis tankio vertėmis, didesnis atsparumas lenkimui nei įprastinio aliuminio oksido ir mažesnis nei įprastinio cirkonio linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas (CLTE).
Cirkonio grūdintas aliuminio oksidas turi didelį mechaninį stiprumą ir yra atsparus termiškai, todėl nerūdija. Žemiau yra keletas ZTA savybių:
Turto vertė
Cheminė formulė Zr-Al2O3
Tankis 4.1-4.38 g/cm^3
Kietumas 1750-2100 Mygtukas
Elastingumas 45-49 x 10^6 psi
Lankstumo stiprumas 100-145 ksi
Puasono koeficientas 0.26
Tvirtumas lūžiams 5-7 MPa m^1/2
Šiluminio plėtimosi koeficientas 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Šilumos laidumas 20.0-21.0 W/mK
Atsparumas smūgiams 325 °C
Maksimali darbinė temperatūra 1650 °C
ZrO2-Al2O3 keramikos pritaikymas
Cirkonio grūdintas aliuminio oksidas naudojamas įvairioms reikmėms, pavyzdžiui, toms, kurioms reikalingas didelis stiprumas ir atsparumas dilimui. Tai apima vožtuvų sandariklius, rankovėmis, siurblio stūmokliai, purškimo antgaliai ir kitos pramoninės dalys.
ZTA biologinis suderinamumas
Įvairiuose tyrimuose, Buvo pranešta, kad ZTA implantacijos metu nesukelia neigiamos audinių reakcijos, todėl jis yra geras kandidatas į ortopedinius apkrovą laikančius komponentus. Be to, kietumas, Dėl cirkonio-aliuminio oksido keramikos atsparumo ir stiprumo jie tinka ortopediniams laikantiems komponentams.
ZTA klubo sąnario artroplastikoje
Buvo daug svarstymų dėl keramikos, pavyzdžiui, aliuminio oksido, cirkonis ir cirkonio oksidas grūdintas aliuminio oksidas (ZTA) kaip tinkamos medžiagos klubo sąnario endoprotezavimui . Šie ZTA pranašumai buvo pasiekti neįtraukiant trūkumų, susijusių su itriu stabilizuotu cirkoniu, pasižyminčiu aukštomis mechaninėmis savybėmis arba aliuminio oksidu, pasižyminčiu dideliu inertiškumu..
ZTA kelio artroplastikoje
Dažniausiai, Keraminių implantų konstrukcijos, skirtos viso kelio sąnario endoprotezavimui (TKA) buvo sukurti siekiant išspręsti alerginių reakcijų, kurios gali pasireikšti pacientams, kai šiuolaikiniai titano arba kobalto-chromo lydinio komponentai išskiria dilimo daleles, problemą.. Cirkonio oksido grūdintas aliuminio oksidas (ZTA) Matrix Composite yra pažangiausia tokioms reikmėms skirta biomedžiaga.
ZTA: Daug žadanti ateitis
Tai apima nuolatinius tyrimus ir būdų, kaip pagerinti ZTA savybes ir galimą naudojimą, kūrimą. Kitas serijiniu būdu apdorotas cirkonio oksido grūdintas aliuminio oksidas buvo suprojektuotas taip, kad mechaninės savybės lenkimo stiprio atžvilgiu yra daug mažesnės nei tos, kurios yra parduodamos Biolox® Delta.. Kitas, pvz., silicio nitrido keramikos kompozitai, neseniai panaudoti atliekant klubo sąnario endoprotezavimą, taip pat pasižymi didesniu stiprumu nei aliuminio oksidas. ZTA ateitis yra šviesi su daugybe pritaikymų ir puikių savybių. Todėl, su besivystančia technologija, Tikimasi, kad ZTA taps naujų koncepcijų pagrindu įvairiose srityse, ypač biomedicinoje.