氧化鋯和氧化鋁放在一起生成氧化鋯增韌氧化鋁 (ZTA), 在許多應用中都是一種卓越的材料. 機械性質, 力量, 斷裂韌性, 彈性, 這種屬於 AZ 複合材料類別的複合陶瓷材料的硬度和耐磨性受到高度讚賞. ZTA已成為高機械強度的首選, 耐熱性和耐腐蝕性.
解碼成分和結構
除此之外, 氧化鋯增韌氧化鋁由均勻分散在氧化鋁基體內的氧化鋯顆粒組成. 通常情況下, 這包括 10-20% 氧化鋁中ZrO2的體積. 取決於它們的比例, 根據特定應用，成分混合物有助於形成具有特定功能的陶瓷.
積木: 氧化鋁和氧化鋯
混合形成ZTA的主要成分是氧化鋁和氧化鋯. 而且, 骨科植入物一直在使用這種稱為氧化鋁的陶瓷材料 (三氧化二鋁) 由於其良好的生物相容性以及良好的機械強度和抗斷裂性而載入史冊.
氧化鋯的另一個突出特性是其低腐蝕率以及良好的化學穩定性和高機械強度. 其楊氏模量與不銹鋼合金處於同一數量級.
它是如何製作的
生產 ZTA 意味著產生均勻分佈在整個氧化鋁基體中的四方相氧化鋯顆粒. 裂紋尖端應力集中可以將四方晶體結構改變為單斜晶體結構，導致氧化鋯體積相應增加. 這種體積膨脹有效地逆轉或阻止裂縫的生長，從而提高韌性和強度.
ZrO2-Al2O3陶瓷的機械性質
ZTA 表現出廣泛的機械性能，包括比密度值相似的傳統氧化鋁更高的硬度, 比傳統氧化鋁更高的彎曲強度，比傳統氧化鋯更低的線性熱膨脹係數 (CLTE).
氧化鋯增韌氧化鋁具有高機械強度和耐熱性，因此不會腐蝕. 以下是 ZTA 的一些屬性:
物業價值
化學式Zr-Al2O3
密度 4.1-4.38 克/公分^3
硬度 1750-2100 按鈕
彈性 45-49 x 10^6 磅/平方英寸
彎曲強度 100-145 克西
泊鬆比 0.26
斷裂韌性 5-7 兆帕米^1/2
熱膨脹係數 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
導熱係數 20.0-21.0 瓦/米克
抗衝擊性 325 ℃
最高工作溫度 1650 ℃
ZrO2-Al2O3陶瓷的應用
氧化鋯增韌氧化鋁用於各種應用，例如需要高強度和耐磨性的應用. 其中包括閥門密封件, 袖子, 泵浦活塞, 噴嘴和其他工業零件.
ZTA的生物相容性
在各種研究中, 據報道，ZTA 在植入後不會產生不良組織反應，因此成為骨科承重部件的良好候選者. 另外, 硬度, 氧化鋯-氧化鋁陶瓷所表現出的韌性和強度使其適合用於骨科承重部件.
ZTA 在髖關節置換術的應用
對氧化鋁等陶瓷進行了相當多的審議, 氧化鋯及氧化鋯增韌氧化鋁 (ZTA) 作為髖關節置換術的合適材料 . ZTA 的這些優點是在無需考慮具有高機械性能的氧化釔穩定氧化鋯或具有高惰性的氧化鋁的缺點的情況下實現的.
ZTA 在膝關節置換術的應用
大多, 全膝關節置換術的陶瓷植入物設計 (全膝關節置換術) 開發的目的是為了解決現代鈦或鈷鉻合金零件釋放磨損顆粒時患者可能發生的過敏反應問題. 氧化鋯增韌氧化鋁 (ZTA) 基質複合材料是此類應用的尖端生物材料.
ZTA: 充滿希望的未來
這涉及如何改進 ZTA 的屬性及其潛在用途的持續研究和開發. 另一種批量加工的氧化鋯增韌氧化鋁的機械性能在彎曲強度方面明顯低於市售 Biolox® Delta 的機械性能. 其他, 例如最近引入髖關節置換術的氮化矽陶瓷複合材料也表現出比氧化鋁更高的強度。 ZTA 的未來是光明的，具有多種應用和卓越的性能. 所以, 隨著科技的不斷發展, 預計 ZTA 將成為各領域尤其是生物醫學領域新概念的基礎.