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Artículos Suplemento


Rev. LatinAm. Metal. Mat. 2012, S5: 24-27

ANÁLISIS TRIBOLÓGICO DE NANOCOMPUESTOS DE AL2O3/TiO2/ZrO2 COMO UNA ALTERNATIVA PARA CABEZAS DE FÉMUR EN IMPLANTES DE CADERA

S. Visbal, S. W. Lee, C. Morillo, D.G. Carrillo, J. De Abreu, J. Lira-Olivares

Online: 26-09-2012

GA-404

Abstract


Se estudió la microestructura y el comportamiento tribológico de nanocompuestos de Al2O3/TiO2/ZrO2 para ser usados como parejas tribológicas en la cabeza de fémur, en reemplazo de articulaciones de cadera. Se añadieron partículas de tamaño nanométrico de TiO2 y ZrO2 para incrementar la resistencia a la fractura de la alúmina y mejorar las propiedades tribológicas. Los especímenes contenían 10% mol de TiO2, diferentes porcentajes de ZrO2 (0; 2,5; 5; 7,5; 15 and 20 mol %) y el resto de alúmina. Los discos fueron prensados en caliente a 1500 °C y 25 MPa, en una atmósfera de Argón por 1 h. Dado que la muestra que contenía 7.5 %mol de ZrO2 mostró el menor volumen de desgaste, fue prensada en caliente de nuevo a 1400, 1300 y 1200 °C para evaluar la condición de mejor temperatura para la sinterización. Para una composición de 7,5% mol de ZrO2 se alcanzó el menor coeficiente de fricción (0.1-0.3) y menor volumen de desgaste (0.0046 mm3). No se encontró una relación directa entre propiedades mecánicas y tribológicas. Sin embargo, esos nanocompuestos pueden ser considerados como candidatos para el remplazo de una nueva generación de articulaciones de cadera.

This work studied the microstructure and tribological behavior of Al2O3/TiO2/ZrO2 nanocomposites to be used in hip joint replacements. To increase the fracture toughness of alumina and enhance the tribological properties, nanometer sized particles of TiO2 and ZrO2 were added. The specimens contained 10 mol% of TiO2, different percentages of ZrO2 (0, 2.5, 5, 7.5, 15 and 20 mol %), and alumina as a remainder. Disks were hot pressed at 1500 ºC and 25 MPa, in an Argon atmosphere for 1 hour. Given the fact that the sample containing 7.5 mol% of ZrO2 showed the lowest wear volume, it was hot pressed again at 1500, 1400, 1300 and 1200 ºC to assess the best temperature condition for sintering. For a composition of 7.5 mol% of ZrO2 the lowest coefficient of friction (0.1-0.3) and the lowest wear volume (0.0046 m3) were achieved. A direct relation between mechanical and tribological properties was not found. However, these nanocomposites may be considered as a candidate for a new generation of hip joint replacement material.


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