氧化锆和氧化铝放在一起生成氧化锆增韧氧化铝 (ZTA), 在许多应用中都是一种卓越的材料. 机械性能, 力量, 断裂韧性, 弹性, 这种属于 AZ 复合材料类别的复合陶瓷材料的硬度和耐磨性受到高度赞赏. ZTA已成为高机械强度的首选, 耐热性和耐腐蚀性.
解码成分和结构
除此之外, 氧化锆增韧氧化铝由均匀分散在氧化铝基体内的氧化锆颗粒组成. 通常情况下, 这包括 10-20% 氧化铝中ZrO2的体积. 取决于它们的比例, 根据特定应用，成分混合物有助于形成具有特定功能的陶瓷.
积木: 氧化铝和氧化锆
混合形成ZTA的主要成分是氧化铝和氧化锆. 而且, 骨科植入物一直在使用这种称为氧化铝的陶瓷材料 (三氧化二铝) 由于其良好的生物相容性以及良好的机械强度和抗断裂性而载入史册.
氧化锆的另一个突出特性是其低腐蚀率以及良好的化学稳定性和高机械强度. 其杨氏模量与不锈钢合金处于同一数量级.
它是如何制作的
生产 ZTA 意味着产生均匀分布在整个氧化铝基体中的四方相氧化锆颗粒. 裂纹尖端应力集中可以将四方晶体结构改变为单斜晶体结构，从而导致氧化锆体积相应增加. 这种体积膨胀有效地逆转或阻止裂纹的生长，从而提高韧性和强度.
ZrO2-Al2O3陶瓷的机械性能
ZTA 表现出广泛的机械性能，包括比密度值相似的传统氧化铝更高的硬度, 比传统氧化铝更高的弯曲强度，比传统氧化锆更低的线性热膨胀系数 (CLTE).
氧化锆增韧氧化铝具有高机械强度和耐热性，因此不会腐蚀. 以下是 ZTA 的一些属性:
物业价值
化学式Zr-Al2O3
密度 4.1-4.38 克/厘米^3
硬度 1750-2100 按钮
弹性 45-49 x 10^6 磅/平方英寸
弯曲强度 100-145 克西
泊松比 0.26
断裂韧性 5-7 兆帕米^1/2
热膨胀系数 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
导热系数 20.0-21.0 瓦/米克
抗冲击性 325 ℃
最高工作温度 1650 ℃
ZrO2-Al2O3陶瓷的应用
氧化锆增韧氧化铝用于各种应用，例如需要高强度和耐磨性的应用. 其中包括阀门密封件, 袖子, 泵活塞, 喷嘴和其他工业零件.
ZTA的生物相容性
在各种研究中, 据报道，ZTA 在植入后不会产生不良组织反应，因此成为骨科承重部件的良好候选者. 此外, 硬度, 氧化锆-氧化铝陶瓷所表现出的韧性和强度使其适合用于骨科承重部件.
ZTA 在髋关节置换术中的应用
对氧化铝等陶瓷进行了相当多的审议, 氧化锆及氧化锆增韧氧化铝 (ZTA) 作为髋关节置换术的合适材料 . ZTA 的这些优点是在无需考虑具有高机械性能的氧化钇稳定氧化锆或具有高惰性的氧化铝的缺点的情况下实现的.
ZTA 在膝关节置换术中的应用
大多, 全膝关节置换术的陶瓷植入物设计 (全膝关节置换术) 开发的目的是为了解决现代钛或钴铬合金部件释放磨损颗粒时患者可能发生的过敏反应问题. 氧化锆增韧氧化铝 (ZTA) 基质复合材料是此类应用的尖端生物材料.
ZTA: 充满希望的未来
这涉及到如何改进 ZTA 的属性及其潜在用途的持续研究和开发. 另一种批量加工的氧化锆增韧氧化铝的机械性能在弯曲强度方面明显低于市售 Biolox® Delta 的机械性能. 其他, 例如最近引入髋关节置换术的氮化硅陶瓷复合材料也表现出比氧化铝更高的强度。ZTA 的未来是光明的，具有多种应用和卓越的性能. 所以, 随着技术的不断发展, 预计 ZTA 将成为各个领域尤其是生物医学领域新概念的基础.