生物惰性陶瓷

生物惰性陶瓷材料主要是指化学性能稳定、生物相容性好的陶瓷材料。这类陶瓷材料的 结构都比较稳定，分子中的键力都比较强而且具有较高的机械强度、耐磨性以及化学稳定性。

生物惰性陶瓷有：氧化铝陶瓷、氧化铝单晶、氧化锆陶瓷、微晶玻璃等。

BIOLOX^®delta：最新一代生物陶瓷

1.氧化铝陶瓷

（1)氧化铝陶瓷的结构和性能

①晶体结构

氧化铝陶瓷是指主晶相为刚玉（α-Al2O3)的陶瓷材料。α-Al2O3具有最稳定的结构，因为天然刚玉的晶型就是α-Al2O3,故又称刚玉结构。α-Al2O3属于六方晶系，氧离子作六方紧密堆积，由6个O2-离子形成一个八面体，八面体空隙的中心填人一个半径较小的Al3+离子。

刚玉结构紧密，内部离子键强度大且键力分布均匀，因此刚玉陶瓷具有机械强度高、电绝缘性能优良、耐高温、耐化学腐蚀及生物相容性好等特性。

（2)显微结构

显微结构上看，氧化铝陶瓷主要是由取向各异的氧化铝晶粒通过晶界集合而成的集体。

晶粒是陶瓷多晶材料中晶相存在形式和组成单元，即晶粒是多晶体中无一定几何外形的小单晶。每一种晶体在形成长大过程中，按自己的结晶习性，长成有规则的几何多面体。

这是认识鉴别晶体的一个依据，晶体生长时物理化学条件和外界环境的不同和变化，会严重影响晶体的形态。对陶瓷材料来说，就会造成显微结构上的千差万别，如在较好的环境下自由生长，晶体就能按自己的结晶习性发育成完整的晶形，叫做自形晶体；但是当生长环境较差或生长时受到抑制，其晶形只能是部分完整或是完全不完整的，分别叫做半自形晶和他形晶。

实践证明，同一种组成的晶相，如氧化铝陶瓷，其主晶相均为α-Al2O3,由于晶粒大小的不同，材料的机械性能等就会很不一样，其抗折强度悬殊很大。

晶界是陶瓷多晶材料中一个很重要的组成部分。它对材料的许多物理性能有着显著的影响，这里结合机械强度来加以讨论。

实验表明，陶瓷材料的破坏大多是沿晶界断裂。对于细小晶体材料来说，晶界比例大，当沿晶界破坏时裂纹的扩展要走迂回曲折的道路，晶粒愈细。该路程就愈长。像陶瓷这类脆性材料，其初始裂纹尺寸与晶粒大小相当，故晶粒愈细，初始裂纹尺寸就愈小，机械强度也就愈高。所以为了获得好的机械性能就应该研究并控制晶粒尺寸，另外，在晶界上由于质点排列不规则，质点分布疏密不均，因而形成微观的晶界应力。对于单相多晶材料，由于晶粒的取向不同，相邻晶粒在某同一方向上的热膨胀系数、弹性模量等均不相同；对于多相多晶体，

各相间更有性能上的差异；对于固溶体，各晶粒间化学组成上的波动也会在晶界上产生很大的晶界应力。晶粒愈大，晶界应力愈大。这种晶界应力甚至可以使大晶粒出现穿晶断裂，这可能就是粗晶结构的陶瓷材料机械强度较差的一个原因。为此，在氧化铝陶瓷生产过程中为了控制晶粒过分长大，特别是防止二次重结晶，往往在原料处理的过程中掺人少量MgO,使之在α-Al2O3晶粒之间的晶界上形成镁铝尖晶石薄层，把α-Al2O3晶粒包围起来防止晶粒长大，成为细晶结构。其次，由于原料中杂质含量较多，添加剂数量较大时往往在晶界上析出第二相物质，对其材料性能也会有十分重要的影响。总之，如何通过一定的工艺过程控制氧化铝陶瓷的显微结构是改善其性能的重要途径。