生醫材料

關於氧化釔部分穩定氧化鋯(Y-TZP)人工股骨頭所發生的低溫劣化,下列說明何者正確?

  1. A在有水分的環境中,正方晶從表面變態成單斜晶而體積膨脹,表面變粗糙而強度下降
  2. B在體溫左右的溫度下正方晶逐漸變成立方晶,裂紋尖端的相變韌化作用變得更強而使韌性提高
  3. C體液中的氯離子造成孔蝕,表面出現深孔
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正確答案:A. 在有水分的環境中,正方晶從表面變態成單斜晶而體積膨脹,表面變粗糙而強度下降

Y-TZP藉由介穩的正方晶粒子在裂紋尖端的應力下變態成單斜晶而膨脹的相變韌化,而具有高韌性。然而在有水分的環境中,即使在體溫這樣的低溫下,正方晶→單斜晶的變態也會從表面緩慢進行。約4%的體積膨脹使表面產生微小裂紋與晶粒脫落,表面變粗糙,強度與耐磨耗性下降。這就是低溫劣化(水熱劣化),曾因製造條件使變態加速,造成人工股骨頭破損的問題。因此開發了氧化鋁與氧化鋯的複合材料等。低溫下不會變態成立方晶,也不會使相變韌化變強。孔蝕是金屬鈍化膜局部破壞的腐蝕,並不是氧化物陶瓷的劣化機制。

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