이트리아 부분 안정화 지르코니아(Y-TZP)로 만든 인공 고관절 골두에서 문제가 된 저온 열화에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

정답: A. 수분이 있는 환경에서 표면부터 정방정이 단사정으로 변태하여 부피가 팽창하고, 표면이 거칠어져 강도가 떨어진다

Y-TZP는 준안정한 정방정 입자가 균열 선단의 응력으로 단사정으로 변태하여 팽창하는 변태 강인화에 의해 높은 인성을 가집니다. 그런데 수분이 있는 환경에서는 체온 정도의 낮은 온도에서도 표면부터 정방정→단사정 변태가 천천히 진행됩니다. 약 4%의 부피 팽창으로 표면에 미세 균열이나 입자 탈락이 생기고, 표면이 거칠어져 강도와 내마모성이 떨어집니다. 이것이 저온 열화(수열 열화)로, 제조 조건에 따라 변태가 가속되어 인공 골두의 파손이 문제가 된 적이 있습니다. 그래서 알루미나와 지르코니아의 복합재료 등이 개발되고 있습니다. 입방정으로의 변태는 저온에서는 일어나지 않으며, 변태 강인화를 강화하는 것도 아닙니다. 공식 부식은 금속의 부동태 피막이 국부적으로 파괴되는 부식으로, 산화물 세라믹스의 열화 메커니즘이 아닙니다.