झिरकोनिअम ऑक्साईड आणि ॲल्युमिनियम ऑक्साईड एकत्र ठेवल्यास झिरकोनिया टफन ॲल्युमिना मिळते (ZTA), अनेक अनुप्रयोगांमध्ये एक अपवादात्मक सामग्री. यांत्रिक गुणधर्म, शक्ती, फ्रॅक्चर कडकपणा, लवचिकता, या मिश्रित सिरॅमिक मटेरियलमध्ये कडकपणा आणि पोशाख प्रतिरोधकतेचे खूप कौतुक केले जाते जे AZ कंपोझिटच्या वर्गाशी संबंधित आहे. उच्च यांत्रिक सामर्थ्यासाठी ZTA हा पसंतीचा पर्याय बनला आहे, थर्मल प्रतिकार आणि गंज प्रतिकार.
रचना आणि रचना डीकोडिंग
इतर गोष्टींबरोबरच, Zirconia Toughened Alumina मध्ये zirconia ग्रेन्स असतात जे ॲल्युमिना मॅट्रिक्समध्ये एकसारखे विखुरलेले असतात. साधारणपणे, यामध्ये समाविष्ट आहे 10-20% ॲल्युमिनामध्ये ZrO2 चे व्हॉल्यूम. त्यांच्या प्रमाणानुसार, घटक मिश्रण विशिष्ट अनुप्रयोगावर अवलंबून विशिष्ट वैशिष्ट्यांसह सिरॅमिक्समध्ये योगदान देतात.
बिल्डिंग ब्लॉक्स: अल्युमिना आणि झिरकोनिया
ZTA तयार करण्यासाठी मिश्रित केलेले मुख्य घटक ॲल्युमिना आणि झिरकोनिया आहेत. शिवाय, ऑर्थोपेडिक इम्प्लांट्स ॲल्युमिनियम ऑक्साइड म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या या सिरॅमिक सामग्रीचा वापर करत आहेत. (Al2O3) इतिहासात त्याच्या चांगल्या जैव सुसंगततेमुळे तसेच त्याच्या उत्कृष्ट यांत्रिक सामर्थ्यामुळे आणि फ्रॅक्चर प्रतिरोधकतेमुळे.
झिरकोनियाचा आणखी एक उल्लेखनीय गुणधर्म म्हणजे त्याचा गंज कमी दर तसेच चांगली रासायनिक स्थिरता आणि उच्च यांत्रिक शक्ती.. त्याचे यंगचे मॉड्यूलस स्टेनलेस स्टीलच्या मिश्रधातूंसह परिमाणाच्या समान क्रमाने आहे.
हे कसे बनवले जाते
ZTA तयार करणे म्हणजे टेट्रागोनल-फेज झिरकोनिया धान्य तयार करणे जे ॲल्युमिना मॅट्रिक्समध्ये समान रीतीने वितरित केले जाते.. क्रॅक टिप तणाव एकाग्रता टेट्रागोनल क्रिस्टल स्ट्रक्चरला मोनोक्लिनिकमध्ये बदलू शकते ज्यामुळे झिरकोनियाच्या प्रमाणात वाढ होते.. अशा व्हॉल्यूम विस्तारामुळे क्रॅकची वाढ प्रभावीपणे उलटते किंवा थांबते ज्यामुळे अधिक कडकपणा आणि ताकद वाढते.
ZrO2-Al2O3 सिरॅमिक्सचे यांत्रिक गुणधर्म
ZTA द्वारे प्रदर्शित केलेल्या यांत्रिक गुणधर्मांची विस्तृत श्रेणी आहे ज्यामध्ये समान घनतेच्या मूल्यांसह पारंपारिक ॲल्युमिनाच्या तुलनेत उच्च कडकपणाचा समावेश आहे, पारंपारिक ॲल्युमिनापेक्षा जास्त लवचिक शक्ती आणि रेखीय थर्मल विस्ताराच्या पारंपारिक झिरकोनिया गुणांकापेक्षा कमी (CLTE).
Zirconia Toughened Alumina उच्च यांत्रिक सामर्थ्य आहे आणि ते थर्मलली प्रतिरोधक आहे म्हणून ते गंजत नाही. खाली ZTA चे काही गुणधर्म आहेत:
मालमत्ता मूल्य
रासायनिक सूत्र Zr-Al2O3
घनता 4.1-4.38 g/cm^3
कडकपणा 1750-2100 बटण
लवचिकता 45-49 x 10^6 psi
फ्लेक्सर स्ट्रेंथ 100-145 ksi
पॉसन्सचे प्रमाण 0.26
फ्रॅक्चर कडकपणा 5-7 MPa m^1/2
थर्मल विस्ताराचे गुणांक 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
थर्मल चालकता 20.0-21.0 W/mK
शॉक प्रतिकार 325 °C
कमाल कार्यरत तापमान 1650 °C
ZrO2-Al2O3 सिरॅमिक्सचे अनुप्रयोग
Zirconia Toughened Alumina चा वापर विविध ऍप्लिकेशन्समध्ये केला जातो जसे की ज्यांना उच्च शक्ती आणि परिधान प्रतिरोधकता आवश्यक असते.. यामध्ये वाल्व सील समाविष्ट आहेत, आस्तीन, पंप पिस्टन, फवारणी नोजल आणि इतर औद्योगिक भाग.
ZTA ची बायोकॉम्पॅटिबिलिटी
विविध अभ्यासात, ZTA ने इम्प्लांटेशन केल्यावर कोणतीही प्रतिकूल टिशू प्रतिक्रिया निर्माण होत नसल्याचा अहवाल दिला आहे त्यामुळे ते ऑर्थोपेडिक लोड-बेअरिंग घटकांसाठी एक चांगला उमेदवार बनले आहे.. याव्यतिरिक्त, कडकपणा, झिरकोनिया-ॲल्युमिना सिरॅमिक्सद्वारे प्रदर्शित केलेले कणखरपणा आणि सामर्थ्य त्यांना ऑर्थोपेडिक लोड-बेअरिंग घटकांसाठी योग्य बनवते.
हिप आर्थ्रोप्लास्टी मध्ये ZTA
ॲल्युमिना सारख्या सिरॅमिक्सवर बरीच चर्चा झाली आहे, zirconia आणि zirconia toughened alumina (ZTA) हिप आर्थ्रोप्लास्टीमध्ये योग्य सामग्री म्हणून . ZTA चे हे फायदे यट्रिया-स्टेबिलाइज्ड झिरकोनियाशी संबंधित तोटे समाविष्ट न करता मिळवले गेले जे उच्च यांत्रिक गुणधर्म किंवा त्याच्या उच्च जडत्वासह ॲल्युमिना प्रदर्शित करतात..
गुडघा आर्थ्रोप्लास्टी मध्ये ZTA
बहुतेक, एकूण गुडघा आर्थ्रोप्लास्टीसाठी सिरॅमिक इम्प्लांट डिझाइन (TKA) आधुनिक टायटॅनियम किंवा कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातुचे घटक पोशाख कण सोडतात तेव्हा रुग्णांमध्ये उद्भवू शकणाऱ्या ऍलर्जीक प्रतिक्रियांचा प्रश्न हाताळण्यासाठी विकसित केले गेले आहे.. झिरकोनिया टफन ॲल्युमिना (ZTA) मॅट्रिक्स कंपोझिट हे अशा ऍप्लिकेशन्ससाठी अत्याधुनिक बायोमटेरियल आहे.
ZTA: आशादायक भविष्य
यामध्ये सतत संशोधन तसेच ZTA चे गुणधर्म आणि त्याचे संभाव्य उपयोग सुधारण्याचे मार्ग विकसित करणे समाविष्ट आहे. आणखी एक बॅच-प्रक्रिया केलेले झिरकोनिया टफन ॲल्युमिना यांत्रिक गुणधर्मांसह डिझाइन केले गेले आहे ज्यामध्ये व्यावसायिकरित्या उपलब्ध बायोलॉक्स® डेल्टा पेक्षा कमी लवचिक सामर्थ्य आहे.. दुसरा, नुकतेच हिप आर्थ्रोप्लास्टीमध्ये सादर करण्यात आलेले सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक्स कंपोझिट सुद्धा ॲल्युमिना पेक्षा जास्त सामर्थ्य दाखवतात. ZTA साठी अनेक ऍप्लिकेशन्स आणि उत्कृष्ट गुणधर्मांसह भविष्य उज्ज्वल आहे. त्यामुळे, विकसित तंत्रज्ञानासह, ZTA विविध आघाड्यांवर विशेषतः बायोमेडिसिनवर नवीन संकल्पनांचा आधार असेल अशी अपेक्षा आहे.