Цирконијум оксид и алуминијум оксид заједно дају цирконијум ојачану глиницу (ЗТА), изузетан материјал у многим применама. Механичке особине, снагу, жилавост лома, еластичност, тврдоћа и отпорност на хабање су веома цењени у овом композитном керамичком материјалу који припада класи АЗ композита. ЗТА је постао пожељан избор за високу механичку чврстоћу, топлотна отпорност и отпорност на корозију.
Декодирање композиције и структуре
Између осталог, Ојачана глиница са цирконијумом састоји се од зрна цирконија равномерно диспергованих унутар матрикса алуминијума. Нормално, ово укључује 10-20% запремина ЗрО2 у глиници. У зависности од њихових пропорција, мешавине саставних делова доприносе керамици са специфичним карактеристикама у зависности од одређене примене.
Буилдинг Блоцкс: Алуминијум и цирконијум
Главне компоненте које се мешају да би се формирао ЗТА су глиница и цирконијум. Штавише, ортопедски имплантати користе овај керамички материјал познат као алуминијум оксид (Ал2О3) у историји због своје добре биокомпатибилности као и велике механичке чврстоће и отпорности на лом.
Још једно изванредно својство цирконија је његова ниска стопа корозије, као и добра хемијска стабилност и висока механичка чврстоћа. Његов Јангов модул је истог реда величине као и легуре од нерђајућег челика.
Како се прави
Производња ЗТА значи стварање зрна цирконијума у тетрагоналној фази равномерно распоређених по матрици алуминијума. Концентрација напона на врху пукотине може променити тетрагоналну кристалну структуру у моноклиничку, што доводи до повезаног повећања запремине цирконија. Такво проширење запремине ефикасно преокреће или зауставља раст пукотина што доводи до веће жилавости и чврстоће.
Механичке особине ЗрО2-Ал2О3 керамике
Постоји широк спектар механичких својстава које показује ЗТА, укључујући супериорну тврдоћу од конвенционалних глиница са сличним вредностима густине, већа чврстоћа на савијање од конвенционалне глинице и нижи коефицијент линеарног топлотног ширења од конвенционалног цирконија (ЦЛТЕ).
Ојачана глиница са цирконијумом има високу механичку чврстоћу и термички је отпорна, стога не кородира. Испод су неке од ЗТА-ових својстава:
Вредност својства
Хемијска формула Зр-Ал2О3
Густина 4.1-4.38 г/цм^3
Тврдоћа 1750-2100 Дугме
Еластичност 45-49 к 10^6 пси
Снага савијања 100-145 кси
Поиссонов однос 0.26
Чврстоћа лома 5-7 МПа м^1/2
Коефицијент термичке експанзије 8.0-8.1 к 10^-6 1/Ц
Тхермал Цондуцтивити 20.0-21.0 В/мК
Отпорност на ударце 325 °Ц
Максимална радна температура 1650 °Ц
Примене ЗрО2-Ал2О3 керамике
Зирцониа тоугхенед алумина се користи у различитим апликацијама као што су оне које захтевају високу чврстоћу и отпорност на хабање. То укључује заптивке вентила, рукавима, клипови пумпе, млазнице за прскање и други индустријски делови.
Биокомпатибилност ЗТА
У разним студијама, Пријављено је да ЗТА не изазива нежељене реакције ткива након имплантације, што га чини добрим кандидатом за ортопедске компоненте које носе оптерећење. Поред тога, тврдоћа, жилавост и чврстоћа коју показује цирконијум-алуминијум керамика чини их погодним за ортопедске компоненте које носе оптерећење.
ЗТА у артропластици кука
Било је значајних разматрања о керамици попут глинице, цирконијум и глиница ојачана цирконијумом (ЗТА) као одговарајући материјали у артропластици кука . Ове предности ЗТА су постигнуте без потребе да се инкорпорирају недостаци повезани са цирконијумом стабилизованим итријумом који показује висока механичка својства или глиницом са својом високом инертношћу.
ЗТА у артропластици колена
Углавном, дизајн керамичких имплантата за тоталну артропластику колена (ТКА) развијени су да би се решило питање алергијских реакција које се могу јавити код пацијената када модерне компоненте легуре титана или кобалт-хрома ослобађају честице хабања. Цирконијум каљена глиница (ЗТА) Матрик Цомпосите је врхунски биоматеријал за такве примене.
ЗТА: Обећавајућа будућност
Ово укључује континуирано истраживање као и развој начина за побољшање ЗТА-ових атрибута и његове потенцијалне употребе. Још једна серијски обрађена ојачана глиница од цирконијума је дизајнирана са механичким својствима у смислу чврстоће на савијање знатно мањом од оних из комерцијално доступног Биолок® Делта. Други, као што су керамички композити од силицијум нитрида који су недавно уведени у артропластику кука такође показују већу чврстоћу од алуминијума. Будућност је светла за ЗТА са многим применама и врхунским својствима. Стога, са технологијом која се развија, очекује се да ће ЗТА бити основа за нове концепте на различитим фронтовима, посебно у биомедицини.