Циркониум оксид и алуминиум оксид заедно даваат цирконија зацврстена алумина (ZTA), исклучителен материјал во многу примени. Механички својства, силата, цврстина на фрактура, еластичност, цврстината и отпорноста на абење се високо ценети во овој композитен керамички материјал кој припаѓа на класата на AZ композити. ZTA стана префериран избор за висока механичка сила, термичка отпорност и отпорност на корозија.
Декодирање на составот и структурата
Меѓу другото, Алумина зацврстена со цирконија се состои од зрна цирконија кои се рамномерно дисперзирани во матрицата на алумина. Нормално, ова вклучува 10-20% волумен на ZrO2 во алумина. Во зависност од нивните пропорции, составните мешавини придонесуваат за керамика со специфични карактеристики во зависност од одредена примена.
Градежни блокови: Алумина и цирконија
Главните компоненти кои се мешаат за да формираат ZTA се алумина и цирконија. Згора на тоа, Ортопедските импланти го користат овој керамички материјал познат како алуминиум оксид (Al2O3) во историјата поради добрата биокомпатибилност како и големата механичка цврстина и отпорноста на фрактури.
Друго извонредно својство на цирконија е неговата ниска стапка на корозија, како и добрата хемиска стабилност и високата механичка сила. Неговиот Јанг модул е во ист ред на големина со легурите од не'рѓосувачки челик.
Како се прави
Да се произведе ZTA значи создавање зрна од цирконија во тетрагонална фаза рамномерно распоредени низ матрицата на алуминиум. Концентрацијата на напрегање на врвот на пукнатината може да ја смени тетрагоналната кристална структура во моноклинична, а со тоа да доведе до поврзано зголемување на волуменот на цирконија. Таквото проширување на волуменот ефикасно го менува или запира растот на пукнатината што доведува до поголема цврстина и цврстина.
Механички својства на ZrO2-Al2O3 керамиката
Постои широк опсег на механички својства прикажани од ZTA, вклучувајќи супериорна цврстина од конвенционалните алуминиуми со слични вредности на густина, поголема јакост на свиткување од конвенционалните алумина и помал од конвенционалните цирконски коефициент на линеарни термички проширувања (CLTE).
Цирконија зајакната алумина има висока механичка сила и е термички отпорна, затоа не кородира. Подолу се дадени некои од својствата на ZTA:
Вредност на имотот
Хемиска формула Zr-Al2O3
Густина 4.1-4.38 g/cm^3
Цврстина 1750-2100 Копче
Еластичност 45-49 x 10^6 psi
Јачина на свиткување 100-145 ksi
Поасоновиот сооднос 0.26
Цврстина на фрактура 5-7 MPa m^ 1/2
Коефициент на термичка експанзија 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Топлинска спроводливост 20.0-21.0 W/mK
Отпорност на удар 325 °C
Максимална работна температура 1650 °C
Примени на ZrO2-Al2O3 керамика
Цирконија зајакната алумина се користи во различни апликации како што се оние кои бараат висока јачина и отпорност на абење. Тие вклучуваат заптивки на вентили, ракави, пумпа клипови, млазници за прскање и други индустриски делови.
Биокомпатибилност на ZTA
Во различни студии, Беше пријавено дека ZTA не предизвикува несакана реакција на ткиво при имплантација, што го прави добар кандидат за ортопедски носечки компоненти. Покрај тоа, тврдоста, цврстината и цврстината што ги покажува керамиката од цирконија-алумина ги прави погодни за ортопедски носечки компоненти.
ЗТА во артропластика на колкот
Имаше значителни размислувања за керамика како алумина, цирконија и цирконија зајакната алумина (ZTA) како соодветни материјали во артропластиката на колкот . Овие предности на ZTA беа постигнати без да мора да се вклучат недостатоците поврзани со цирконија стабилизирана со итриа која покажува високи механички својства или алумина со својата висока инертност.
ЗТА во артропластика на колено
Најмногу, дизајни на керамички импланти за целосна артропластика на коленото (TKA) се развиени со цел да се справи со проблемот на алергиски реакции што може да се појават кај пациенти кога современите компоненти на титаниум или легура на кобалт-хром ослободуваат честички од абење. Цирконија ја зајакна Алумина (ZTA) Matrix Composite е најсовремен биоматеријал за такви апликации.
ZTA: Ветувачката иднина
Ова вклучува континуирано истражување, како и развој на начини за подобрување на атрибутите на ZTA и неговите потенцијални употреби. Друга серија обработена со цирконија зацврстена алумина е дизајнирана со механички својства во однос на јакоста на виткање значително помала од оние од комерцијално достапните Biolox® Delta. Друга, како што се силициум нитрид керамички композити воведени неодамна во артропластика на колкот, исто така, покажува поголема јачина од алумина. Иднината е светла за ZTA со многу апликации и супериорни својства. Затоа, со технологијата што се развива, се очекува дека ZTA ќе биде основа за нови концепти на различни фронтови, особено на биомедицината.