Zirkonyum oksit ve alüminyum oksit bir araya getirildiğinde Zirkonya Sertleştirilmiş Alümina elde edilir (ZTA), birçok uygulamada olağanüstü bir malzeme. Mekanik özellikler, kuvvet, kırılma tokluğu, esneklik, AZ kompozitler sınıfına ait olan bu kompozit seramik malzemede sertlik ve aşınma direnci oldukça takdir edilmektedir.. ZTA, yüksek mekanik dayanım için tercih edilen seçenek haline geldi, termal direnç ve korozyon direnci.
Kompozisyon ve Yapının Kodunu Çözme
Diğer şeylerin yanı sıra, Zirkonya Sertleştirilmiş Alümina, bir alümina matrisi içinde eşit şekilde dağılmış zirkonya tanelerinden oluşur. Normalde, buna dahildir 10-20% alüminadaki ZrO2 hacmi. Oranlarına bağlı olarak, bileşen karışımları, belirli bir uygulamaya bağlı olarak belirli özelliklere sahip seramiklere katkıda bulunur.
Yapı Taşları: Alümina ve Zirkonya
ZTA'yı oluşturmak için karıştırılan ana bileşenler alümina ve zirkonyadır.. Dahası, Ortopedik implantlarda Alüminyum Oksit olarak bilinen bu seramik malzeme kullanılmaktadır. (Al2O3) İyi biyouyumluluğunun yanı sıra mükemmel mekanik mukavemeti ve kırılma direnci nedeniyle tarihteki yerini almıştır..
Zirkonyanın bir diğer öne çıkan özelliği, düşük korozyon oranlarının yanı sıra iyi kimyasal stabilitesi ve yüksek mekanik mukavemetidir.. Young modülü paslanmaz çelik alaşımlarıyla aynı büyüklüktedir..
Nasıl Yapılır
ZTA üretmek, bir alümina matrisi boyunca eşit şekilde dağıtılmış tetragonal fazlı zirkonya taneleri oluşturmak anlamına gelir. Çatlak ucu stres konsantrasyonu, tetragonal bir kristal yapısını monoklinik bir yapıya dönüştürebilir ve böylece zirkonya hacminde ilişkili bir artışa yol açabilir.. Bu tür hacim genişlemesi, çatlağın büyümesini etkili bir şekilde tersine çevirir veya durdurur ve böylece daha fazla tokluk ve mukavemet elde edilir..
ZrO2-Al2O3 Seramiklerinin Mekanik Özellikleri
Benzer yoğunluk değerlerine sahip geleneksel alüminalara göre üstün sertlik de dahil olmak üzere ZTA tarafından sergilenen çok çeşitli mekanik özellikler bulunmaktadır., geleneksel alüminalardan daha yüksek bükülme mukavemeti ve geleneksel zirkonyalardan daha düşük doğrusal termal genleşme katsayısı (CLTE).
Zirkonya Sertleştirilmiş Alümina yüksek mekanik dayanıma sahiptir ve termal olarak dirençlidir, dolayısıyla paslanmaz. ZTA'nın bazı özellikleri aşağıdadır:
Mülk Değeri
Kimyasal Formül Zr-Al2O3
Yoğunluk 4.1-4.38 gr/cm^3
Sertlik 1750-2100 Düğme
Esneklik 45-49 x 10^6 psi
Eğilme Dayanımı 100-145 ksi
Poisson Oranı 0.26
Kırılma Tokluğu 5-7 MPa m^1/2
Termal Genleşme Katsayısı 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Isı İletkenliği 20.0-21.0 W/mK
Şok Direnci 325 °C
Maksimum Çalışma Sıcaklığı 1650 °C
ZrO2-Al2O3 Seramik Uygulamaları
Zirkonya Sertleştirilmiş Alümina, yüksek mukavemet ve aşınma direnci gerektiren çeşitli uygulamalarda kullanılır.. Bunlara valf contaları da dahildir, kollu, pompa pistonları, püskürtme nozulları ve diğer endüstriyel parçalar.
ZTA'nın biyouyumluluğu
Çeşitli çalışmalarda, ZTA'nın implantasyon sonrasında herhangi bir olumsuz doku reaksiyonu oluşturmadığı ve dolayısıyla onu ortopedik yük taşıyan bileşenler için iyi bir aday haline getirdiği rapor edilmiştir.. Ek olarak, sertlik, Zirkonya-alümina seramiklerin sergilediği dayanıklılık ve dayanıklılık, onları ortopedik yük taşıyan bileşenler için uygun kılar.
Kalça Artroplastisinde ZTA
Alümina gibi seramikler üzerine önemli tartışmalar yapılmıştır., zirkonya ve zirkonya sertleştirilmiş alümina (ZTA) kalça artroplastisinde uygun materyaller olarak . ZTA'nın bu avantajları, yüksek mekanik özellikler sergileyen itriya ile stabilize edilmiş zirkonya veya yüksek inertliği olan alümina ile ilişkili dezavantajların dahil edilmesine gerek kalmadan elde edilmiştir..
Diz Artroplastisinde ZTA
Çoğunlukla, Total diz artroplastisi için seramik implant tasarımları (TKA) Modern titanyum veya kobalt-krom alaşımlı bileşenlerin aşınma parçacıkları serbest bırakması durumunda hastalarda meydana gelebilecek alerjik reaksiyonlar sorununun üstesinden gelmek için geliştirilmiştir.. Zirkonya Sertleştirilmiş Alümina (ZTA) Matrix Composite bu tür uygulamalar için son teknoloji ürünü bir biyomateryaldir.
ZTA: Gelecek Vaat Eden Gelecek
Bu, ZTA'nın niteliklerini ve potansiyel kullanımlarını iyileştirmenin yolları üzerinde sürekli araştırmayı ve geliştirmeyi içerir.. Toplu olarak işlenmiş başka bir Zirkonyayla Sertleştirilmiş Alümina, bükülme mukavemeti açısından mekanik özelliklerle ticari olarak temin edilebilen Biolox® Delta'dan önemli ölçüde daha düşük olacak şekilde tasarlanmıştır.. Bir diğer, Son zamanlarda kalça artroplastisinde kullanılmaya başlanan silikon nitrür seramik kompozitler gibi kompozitler de alüminadan daha yüksek mukavemet sergiliyor. Pek çok uygulama ve üstün özellikleriyle ZTA'nın geleceği parlak. Öyleyse, gelişen teknolojiyle, ZTA'nın başta biyotıp olmak üzere çeşitli cephelerde yeni konseptlere temel oluşturması bekleniyor.