[发明专利]陶瓷材料

说明书

本发明涉及陶瓷材料。

陶瓷材料提供有许多应用可能性。它们的组成可以通过有针对性地添加某些元素和/或它们的化合物来调节到在每一情况下预定的用途。例如氧化铝和氧化锆是陶瓷材料，这些材料尤其单独地或相互组合地加工成切削工具、催化剂载体或假体。

坚硬、耐老化性、对水的润湿性和高导热性是氧化铝烧结成型体的公知特性；高强度和高断裂韧性，也就是损伤容限(Schadenstoleranz)，是氧化锆烧结成型体的公知特性。

本发明的任务是提供一种陶瓷材料，该陶瓷材料集两种材料的特性为一体。

使人感到惊奇地显示，组成如下的氧化铝材料尤其适用于在医学技术领域应用的烧结成型体中作为材料，例如用于制备诸如髋关节植入物(Hüftgelenkimplant)和膝关节植入物(Kniegelenkimplant)的矫正装置(Orthese)和内置假体(Endoprothese)。

  材料  重量％  重量％  ZrO₂  18  28  Cr₂O₃  0  1  Y₂O₃(相对于ZrO₂)  0  6  SrO  0  2  TiO₂  0  0.5  MgO  0  0.5

相应补充氧化铝至100重量％。

这样的材料组合中占主导位置的结构成分是氧化铝。因此，决定性能的特征诸如硬度、弹性模量和导热性特性很接近纯氧化铝的特性。氧化锆和任选的铝酸锶(Strontiumaluminat)的成分嵌入到氧化铝基质(Aluminiumoxidmatrix)中。原料优选以高纯度使用。通过高纯度原料只在极小的范围形成晶界相(Korngrenzenphase)。铝酸锶形成特征性的小片状晶粒、片状体(Platelet)，它们主要为提高强度作贡献。

氧化锆和铝酸锶成分促进提高断裂韧性该断裂韧性比在纯氧化铝时高约60％。通过这些增强组分将强度几乎提高到2倍，同时提高损伤容限，即构件的特性即使在可能损坏的情况下还保持高的剩余强度(Restfestigkeit)。

由材料制备的烧结体在高机械负荷时，令人惊奇地将这样的机制激活，这些机制例如抑制或阻止裂纹扩散。其中，最重要的机制是氧化锆从正方晶相向单斜晶相的应力引发的转变。伴随该转变出现的氧化锆的体积变大引起形成局部压应力，该压应力反作用于外部的拉力负荷和因此阻碍裂纹生长。