Оксид циркония и оксид алюминия вместе дают циркониевый упрочненный глинозем. (ЗТА), исключительный материал для многих применений. Механические свойства, сила, вязкость разрушения, эластичность, Твердость и износостойкость высоко ценятся в этом композиционном керамическом материале, который относится к классу композитов AZ.. ZTA стал предпочтительным выбором из-за высокой механической прочности., термостойкость и коррозионная стойкость.
Расшифровка состава и структуры
Среди прочего, Закаленный глинозем с цирконием состоит из зерен диоксида циркония, равномерно диспергированных в матрице оксида алюминия.. Обычно, это включает в себя 10-20% объем ZrO2 в глиноземе. В зависимости от их пропорций, Смеси компонентов способствуют созданию керамики со специфическими характеристиками в зависимости от конкретного применения..
Строительные блоки: глинозем и цирконий
Основными компонентами, которые смешиваются с образованием ZTA, являются оксид алюминия и цирконий.. Более того, в ортопедических имплантатах используется этот керамический материал, известный как оксид алюминия. (Al2O3) в истории благодаря хорошей биосовместимости, а также высокой механической прочности и устойчивости к разрушению..
Еще одним выдающимся свойством диоксида циркония является его низкая скорость коррозии, а также хорошая химическая стабильность и высокая механическая прочность.. Его модуль Юнга находится на том же порядке, что и у сплавов нержавеющей стали..
Как это сделано
Производство ZTA означает создание зерен диоксида циркония тетрагональной фазы, равномерно распределенных по матрице оксида алюминия.. Концентрация напряжений в вершине трещины может изменить тетрагональную кристаллическую структуру на моноклинную, что приведет к соответствующему увеличению объема диоксида циркония.. Такое объемное расширение эффективно обращает вспять или останавливает рост трещин, что приводит к повышению ударной вязкости и прочности..
Механические свойства керамики ZrO2-Al2O3
ZTA демонстрирует широкий спектр механических свойств, включая превосходную твердость, чем у обычных оксидов алюминия с аналогичными значениями плотности., более высокая прочность на изгиб, чем у обычных оксидов алюминия, и более низкий, чем у обычных оксидов циркония, коэффициент линейного теплового расширения (КЛТР).
Закаленный оксид алюминия с цирконием обладает высокой механической прочностью и термостойкостью, поэтому не подвержен коррозии.. Ниже приведены некоторые объекты недвижимости ZTA.:
Стоимость недвижимости
Химическая формула Zr-Al2O3
Плотность 4.1-4.38 г/см^3
Твердость 1750-2100 Кнопка
Эластичность 45-49 х 10^6 фунтов на квадратный дюйм
Прочность на изгиб 100-145 кси
Коэффициент Пуассона 0.26
Вязкость разрушения 5-7 МПа м^1/2
Коэффициент теплового расширения 8.0-8.1 х 10^-6 1/К
Теплопроводность 20.0-21.0 Вт/мК
Ударная устойчивость 325 °С
Максимальная рабочая температура 1650 °С
Применение керамики ZrO2-Al2O3
Закаленный глинозем с цирконием используется в различных областях применения, например, там, где требуется высокая прочность и износостойкость.. К ним относятся сальники клапанов., рукава, поршни насоса, распылительные форсунки и другие промышленные детали.
Биосовместимость ЗТА
В различных исследованиях, ZTA has been reported to produce no adverse tissue reaction upon implantation thus making it a good candidate for orthopedic load-bearing components. Кроме того, the hardness, toughness and strength exhibited by zirconia-alumina ceramics make them fit for orthopedic load-bearing components.
ZTA in Hip Arthroplasty
There have been considerable deliberations on ceramics like alumina, zirconia and zirconia toughened alumina (ЗТА) as suitable materials in hip arthroplasty . These advantages of ZTA were achieved without having to incorporate the disadvantages associated with yttria-stabilized zirconia that exhibits high mechanical properties or alumina with its high inertness.
ZTA in Knee Arthroplasty
Mostly, ceramic implant designs for total knee arthroplasty (TKA) были разработаны для решения проблемы аллергических реакций, которые могут возникнуть у пациентов, когда современные компоненты из титана или кобальт-хромового сплава выделяют частицы износа.. Цирконий, закаленный оксид алюминия (ЗТА) Matrix Composite — это передовой биоматериал для таких применений..
ЗТА: Многообещающее будущее
Это предполагает непрерывные исследования, а также разработку способов улучшения свойств ZTA и его потенциального использования.. Еще один закаленный глинозем с цирконием, полученный периодической обработкой, был разработан с механическими свойствами с точки зрения прочности на изгиб, значительно меньшими, чем у коммерчески доступного Biolox® Delta.. Другой, такие как керамические композиты из нитрида кремния, недавно внедренные в артропластику тазобедренного сустава, также обладают более высокой прочностью, чем оксид алюминия. Будущее ZTA светлое с множеством применений и превосходными свойствами.. Поэтому, с развивающимися технологиями, ожидается, что ZTA станет основой для новых концепций в различных областях, особенно в биомедицине..