Zirkonyum oksidi va alyuminiy oksidi birgalikda zirkoniya qattiq alyuminiy oksidi hosil qiladi (ZTA), ko'p ilovalarda istisno material. Mexanik xususiyatlar, kuch, sinish chidamliligi, elastiklik, AZ kompozitlari sinfiga kiruvchi bu kompozit keramika materialida qattiqlik va aşınma qarshiligi yuqori baholanadi.. ZTA yuqori mexanik quvvat uchun afzal tanlovga aylandi, termal qarshilik va korroziyaga qarshilik.
Tarkibi va tuzilishini dekodlash
Boshqa narsalar qatorida, Zirkoniya mustahkamlangan alyuminiy oksidi alyuminiy oksidi matritsasi ichida bir xilda tarqalgan sirkoniya donalaridan iborat.. Odatda, shu jumladan 10-20% alumina tarkibidagi ZrO2 hajmi. Ularning nisbatlariga qarab, tarkibiy aralashmalar ma'lum bir dasturga qarab o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan seramikaga hissa qo'shadi.
Qurilish bloklari: Alumina va sirkon
ZTA hosil qilish uchun aralashtirilgan asosiy komponentlar alumina va tsirkondir. Bundan tashqari, ortopedik implantlar alyuminiy oksidi deb nomlanuvchi ushbu keramik materialdan foydalangan (Al2O3) tarixda yaxshi biologik muvofiqligi, shuningdek, katta mexanik kuch va sinish qarshiligi tufayli.
Zirkoniyaning yana bir ajoyib xususiyati uning past korroziya tezligi, shuningdek, yaxshi kimyoviy barqarorlik va yuqori mexanik kuchdir.. Uning Young moduli zanglamaydigan po'latdan yasalgan qotishmalar bilan bir xil darajada.
U qanday yaratilgan
ZTA ishlab chiqarish alumina matritsasi bo'ylab bir tekis taqsimlangan tetragonal fazali tsirkoniy donalarini yaratishni anglatadi.. Yoriq uchidagi stress konsentratsiyasi tetragonal kristall strukturani monoklinik tuzilishga o'zgartirishi mumkin, bu esa sirkoniya hajmining oshishiga olib keladi.. Bunday hajmning kengayishi yoriqning o'sishini samarali ravishda qaytaradi yoki to'xtatadi, bu esa yanada mustahkamlik va kuchga olib keladi.
ZrO2-Al2O3 Keramikaning mexanik xususiyatlari
ZTA tomonidan ko'rsatilgan mexanik xususiyatlarning keng doirasi mavjud, shu jumladan zichlik qiymatlari o'xshash an'anaviy aluminalarga qaraganda yuqori qattiqlik, an'anaviy aluminalarga qaraganda yuqori egilish kuchi va chiziqli termal kengayishning an'anaviy zirkoniylardan past koeffitsienti (CLTE).
Zirkoniya qattiq alyuminiy oksidi yuqori mexanik kuchga ega va issiqlikka chidamli, shuning uchun u korroziyaga uchramaydi.. Quyida ZTA ning ayrim xususiyatlari keltirilgan:
Mulk qiymati
Kimyoviy formula Zr-Al2O3
Zichlik 4.1-4.38 g/sm^3
Qattiqlik 1750-2100 Tugma
Elastiklik 45-49 x 10^6 psi
Egiluvchanlik kuchi 100-145 ksi
Puasson nisbati 0.26
Sinishi chidamliligi 5-7 MPa m^1/2
Issiqlik kengayish koeffitsienti 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Issiqlik o'tkazuvchanligi 20.0-21.0 Vt/mK
Shokga qarshilik 325 °C
Maksimal ish harorati 1650 °C
ZrO2-Al2O3 keramika qo'llanilishi
Zirconia Toughened Alumina turli xil ilovalarda qo'llaniladi, masalan, yuqori quvvat va aşınma qarshilik talab qiladiganlar. Bularga valf qistirmalari kiradi, yenglar, nasos pistonlari, purkagichlar va boshqa sanoat qismlari.
ZTA ning biologik muvofiqligi
Turli tadqiqotlarda, ZTA implantatsiyadan so'ng hech qanday nojo'ya to'qimalar reaktsiyasini keltirib chiqarmaydi, shuning uchun uni ortopedik yuk ko'taruvchi komponentlar uchun yaxshi nomzod qiladi.. Bunga qo'chimcha, qattiqlik, zirkon-alyuminiy keramika tomonidan namoyon bo'ladigan mustahkamlik va mustahkamlik ularni ortopedik yuk ko'taruvchi qismlarga moslashtiradi..
Hip artroplastikasida ZTA
Alumina kabi keramika bo'yicha jiddiy munozaralar olib borildi, tsirkoniya va tsirkoniy qattiq alyuminiy oksidi (ZTA) kestirib, artroplastikada mos materiallar sifatida . ZTA ning ushbu afzalliklariga yuqori mexanik xususiyatlarni yoki yuqori inertligi bilan aluminani ko'rsatadigan yttria-stabillangan tsirkoniya bilan bog'liq kamchiliklarni qo'shmasdan erishildi..
Tizza artroplastikasida ZTA
Ko'pincha, umumiy tizza artroplastikasi uchun keramik implant dizaynlari (TKA) Zamonaviy titan yoki kobalt-xrom qotishma komponentlari eskirish zarralarini chiqaradigan bemorlarda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan allergik reaktsiyalar muammosini hal qilish uchun ishlab chiqilgan.. Zirkoniya mustahkamlangan alyuminiy oksidi (ZTA) Matrix Composite bunday ilovalar uchun zamonaviy biomaterial hisoblanadi.
ZTA: Istiqbolli kelajak
Bu ZTA atributlari va undan potentsial foydalanishni takomillashtirish yo'llari bo'yicha doimiy izlanishlar, shuningdek ishlab chiqishni o'z ichiga oladi. Yana bir partiyada qayta ishlangan zirkoniya mustahkamlangan alyuminiy oksidi mexanik xususiyatlarga ega bo'lib, egilish kuchi bo'yicha bozorda mavjud bo'lgan Biolox® Delta ga qaraganda ancha pastroqdir.. Boshqa, Silikon nitridli keramika kompozitlari, masalan, kestirib, artroplastikaga yaqinda kiritilgan kompozitsiyalar ham aluminaga qaraganda yuqori kuchga ega. Ko'plab ilovalar va yuqori xususiyatlarga ega ZTA uchun kelajak porloq.. Shuning uchun, Rivojlanayotgan texnologiya bilan, ZTA turli jabhalarda, ayniqsa biomeditsina bo'yicha yangi tushunchalar uchun asos bo'lishi kutilmoqda.