Цирконийн исэл ба хөнгөн цагаан исэл нийлээд Цирконы хатуужуулсан хөнгөн цагаан исэл гарна. (ZTA), олон хэрэглээнд онцгой материал. Механик шинж чанар, хүч чадал, хугарлын бат бөх байдал, уян хатан байдал, AZ нийлмэл материалын ангилалд хамаарах энэхүү нийлмэл керамик материал нь хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг өндөр үнэлдэг.. ZTA нь өндөр механик бат бөх чанараараа илүүд үздэг сонголт болсон, дулааны эсэргүүцэл ба зэврэлтэнд тэсвэртэй.
Найрлага ба бүтцийг тайлах
Бусад зүйлсийн дунд, Цирконы хатуужуулсан хөнгөн цагаан исэл нь хөнгөн цагааны матриц дотор жигд тархсан цирконы ширхэгүүдээс тогтдог.. Ер нь, үүнд орно 10-20% хөнгөн цагааны исэл дэх ZrO2-ийн эзэлхүүн. Тэдний хувь хэмжээнээс хамаарна, Бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь тодорхой хэрэглээнээс хамааран өвөрмөц шинж чанартай керамик эдлэлд хувь нэмэр оруулдаг.
Барилгын блокууд: Хөнгөн цагаан ба циркон
ZTA үүсгэхийн тулд холилдсон гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хөнгөн цагааны исэл ба циркони юм. Түүнээс гадна, Ортопедийн суулгацууд нь хөнгөн цагаан исэл гэж нэрлэгддэг энэхүү керамик материалыг ашигладаг (Al2O3) Биологийн нийцэмж сайтай, механик хүч чадал, хугарлын эсэргүүцэлтэй тул түүхэнд бичигдсэн.
Цирконийн өөр нэг гайхамшигтай шинж чанар нь зэврэлт багатай, химийн тогтвортой байдал, механик бат бөх чанар юм.. Түүний Young модуль нь зэвэрдэггүй ган хайлштай ижил хэмжээтэй байна.
Энэ нь хэрхэн хийгдсэн
ZTA үйлдвэрлэх гэдэг нь хөнгөн цагааны оксидын матрицад жигд тархсан тетрагональ фазын цирконы ширхэгийг бий болгоно гэсэн үг юм.. Хагарлын үзүүрийн стрессийн концентраци нь тетрагональ болор бүтцийг моноклиник болгон өөрчилж, улмаар цирконы хэмжээ нэмэгдэхэд хүргэдэг.. Ийм эзэлхүүний тэлэлт нь хагарлын өсөлтийг үр дүнтэйгээр эргүүлж эсвэл зогсоож, илүү бат бөх, бат бөх чанарыг бий болгодог.
ZrO2-Al2O3 керамикийн механик шинж чанар
ZTA нь өргөн хүрээний механик шинж чанаруудыг харуулсан бөгөөд түүний дотор нягтралын ойролцоо утгатай ердийн хөнгөн цагааны исэлээс илүү хатуулаг байдаг., ердийн хөнгөн цагаанаас илүү гулзайлтын бат бэх ба ердийн циркониас бага шугаман дулааны тэлэлтийн коэффициент (CLTE).
Цирконы хатуужуулсан хөнгөн цагааны исэл нь өндөр механик бат бөх бөгөөд халуунд тэсвэртэй тул зэврдэггүй.. ZTA-ийн зарим өмчийг доор харуулав:
Үл хөдлөх хөрөнгийн үнэ цэнэ
Химийн томъёо Zr-Al2O3
Нягт 4.1-4.38 г/см^3
Хатуу байдал 1750-2100 Товчлуур
Уян хатан байдал 45-49 x 10^6 psi
Гулзайлтын хүч 100-145 ksi
Пуассоны харьцаа 0.26
Хагарлын бат бөх байдал 5-7 МПа м^1/2
Дулааны тэлэлтийн коэффициент 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Дулаан дамжуулалт 20.0-21.0 Вт/мК
Цочролын эсэргүүцэл 325 °C
Ажлын хамгийн их температур 1650 °C
ZrO2-Al2O3 керамикийн хэрэглээ
Цирконийн хатуулагтай хөнгөн цагааны исэл нь өндөр бат бэх, элэгдэлд тэсвэртэй гэх мэт янз бүрийн хэрэглээнд ашиглагддаг. Үүнд хавхлагын битүүмжлэл орно, ханцуй, насосны поршенууд, шүрших хушуу болон бусад үйлдвэрлэлийн эд анги.
ZTA-ийн био нийцтэй байдал
Төрөл бүрийн судалгаанд, ZTA нь суулгацын үед эдэд ямар нэгэн сөрөг урвал үүсгэдэггүй тул ортопедийн даацын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувьд сайн нэр дэвшигч болж байна.. Үүнээс гадна, хатуулаг, Циркон-хөнгөн цагаан керамикийн бат бөх чанар, бат бөх чанар нь тэдгээрийг ортопедийн даацын бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тохиромжтой болгодог..
ЗТА - түнхний үений мэс засал
Хөнгөн цагааны исэл гэх мэт керамик эдлэлийн талаар нэлээд хэлэлцсэн, циркон ба циркониа хатуужуулсан хөнгөн цагааны исэл (ZTA) түнхний үений мэс засалд тохиромжтой материал болгон . ZTA-ийн эдгээр давуу талууд нь итрит тогтворжсон цирконид хамаарах сул талуудыг оруулалгүйгээр өндөр механик шинж чанартай эсвэл өндөр идэвхгүй хөнгөн цагааны исэлд хүрсэн..
Өвдөгний үений мэс засал дахь ZTA
Ихэнхдээ, Өвдөгний үений үений мэс заслын керамик суулгацын загвар (TKA) Орчин үеийн титан эсвэл кобальт-хромын хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд элэгдлийн тоосонцор ялгарах үед өвчтөнд гарч болох харшлын урвалын асуудлыг шийдвэрлэх зорилгоор боловсруулсан болно.. Цирконы хатуужуулсан хөнгөн цагааны исэл (ZTA) Matrix Composite нь ийм төрлийн хэрэглээнд зориулагдсан хамгийн сүүлийн үеийн биоматериал юм.
ZTA: Амлаж буй ирээдүй
Үүнд ZTA-ийн шинж чанарууд болон түүний боломжит хэрэглээг сайжруулах арга замуудын талаар тасралтгүй судалгаа хийх, хөгжүүлэх зэрэг орно. Өөр нэг багцаар боловсруулсан Цирконийн хатуужуулсан хөнгөн цагааны исэл нь зах зээлд худалдаалагдаж буй Biolox® Delta-аас хамаагүй бага гулзайлтын бат бэхийн хувьд механик шинж чанартайгаар бүтээгдсэн.. Өөр, Сүүлийн үед түнхний үений мэс засалд нэвтэрсэн цахиурын нитридын керамик нийлмэл материалууд нь хөнгөн цагааны исэлээс илүү бат бөх чанарыг харуулдаг. Олон төрлийн хэрэглээ, дээд зэргийн шинж чанартай ZTA-ийн ирээдүй гэрэлт байна.. Тиймээс, хөгжиж буй технологитой, ZTA нь янз бүрийн чиглэлээр, ялангуяа биоанагаах ухаанд шинэ үзэл баримтлалын үндэс суурь болно гэж найдаж байна.