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人工关节是矫形外科领域在二十世纪取得的最重要的进展之一，现有的金属/金属、金属/聚乙烯、陶瓷/聚乙烯、金属/陶瓷人工关节磨损率高，会产生各种各样的磨屑，特别是聚乙烯磨屑会引起生物反应，导致骨吸收而引起移植体松动。无菌性移植体松动是矫形外科医生现在遇到的最大难题。陶瓷/陶瓷人工关节磨损率低，是一种很有希望的配对组合。目前用于人工关节的陶瓷材料主要是Al<,2>O<,3>和Y-TZP，但Al<,2>O<,3>由于强度低，撞击和应力集中会导致关节破坏，因而用于青年人的关节替换还需要进一步的改进。尽管Y-TZP的抗弯强度和断裂韧性较好，但Y-TZP的低温老化越来越引起科学家们的关注。Ce-TZP与Y-TZP相比，有更高的抗低温老化特性，对于整形外科应用Ce-TZP/AL<,2>O<,3>(ZTA)结合了氧化铝和氧化锆两者的优势，比单相具有更高的可靠性。
本文首先采用共沉淀法制备了组成分别为8，10，12 mol％Ce-TZP的Zr(OH)<,4>和Ce(OH)<,4>混合胶体，然后在混合胶体中分别添加85 vol％国产高纯纳米氧化铝和日本低温易烧结氧化铝粉料制备了两类15 vol％Ce-TZP/85 vol％Al<,2>O<,3>复合材料(分别记为CZTA和JZTA)。通过在600℃，700℃和800℃温度下煅烧，并结合XRD和TEM测试，讨论了煅烧温度、稳定剂CeO<,2>和不同氧化铝起始原料对t-ZrO<,2>晶粒尺寸的影响。经干压和等静压成型的ZTA材料分别在1350℃，1400℃，1450℃，1500℃，1550℃和1600℃常压下保温2 h烧成，结合SEM、XRD测试研究了烧成温度、稳定剂CeO<,2>和不同氧化铝起始原料对ZTA复合材料烧结性能、表面和断口的Zro<,2>相组成、显微结构和力学性能的影响。烧结后的ZTA试样浸泡在37℃的SBF溶液中一个月，考察其体外相稳定性；通过将烧结后的ZTA试样在自制管式炉中于210℃～230℃老化120小时，240小时,360小时和480小时研究了ZTA试样的低温老化特性；在37℃的SBF溶液中研究了ZTA试样的耐磨性。
XRD和TEM分析显示，用本工艺制备的ZTA粉料中ZrO<,2>结晶尺寸为10 nm左右，且ZrO<,2>均为t-ZrO<,2>，在相同煅烧温度的条件下，氧化铝粉越细，ZrO<,2>晶粒越小；稳定剂CeO<,2>含量越多，ZrO<,2>的晶粒尺寸越小。国内氧化铝粉制备的样品烧结温度在1550℃以上，而日本氧化铝粉制备的ZTA样品的烧结温度在1450℃，同时CeO<,2>有一定的助烧作用。1500℃烧结的8JZTA试样和1600℃烧结的10CZTA获得最高的抗弯强度，分别达到786 MPa和767 MPa，同时JZTA试样中，8JZTA在1500℃烧结2小时获得了最高的断裂韧性7.4 MPa·m<1/2>，应力诱导相变增韧对改善ZTA材料的力学性能有重要的作用；烧结致密以后，ZTA试样的硬度变化不大，JZTA和CZTA在10JZTA-1450℃和10CZTA-1550℃获得最高硬度，分别为17.1 Gpa和16.3 Gpa。体外相稳定性和低温老化测试表明，测试前后ZTA试样表面的m相含量和抗弯强度没有明显变化。磨损测试显示在JZTA和CZTA中8JZTA-1500和10CZTA-1600具有最好的耐磨性，滑动2 km后其体积磨损率分别为1.12×10<-6>mm<3>/Nm和1.76×10<-6>mm<3>/Nm，ZTA材料的t-ZrO<,2>→m-ZrO<,2>的相变有助于提高其耐磨性。