本研究共檢測20個市售氧化鋁及8個氧化鋯球頭。檢測的性質(zhì)包括︰密度(density)、外觀尺寸(dimension)、真圓度(roundness)、表面粗度(surface roughness)、三點彎曲強度(3-pt flexural strength)量測、表面狀況、晶粒尺寸(grain size)和硬度(hardness)。

 

 

外觀尺寸十分穩(wěn)定，與廠商標(biāo)示的28 mm直徑誤差值在50 μm以內(nèi)。真圓度僅約0.4μm，優(yōu)于一般可接受的5μm。表面粗度值為0.03μm(Ra)。顯示廠商加工技術(shù)非常精良。但仍然可以觀察到燒結(jié)殘留的孔洞及機械加工留下的刮痕。在市售氧化鋁球頭表面較常觀察到燒結(jié)殘留的孔洞，機械加工的刮痕則只是偶爾可觀察到，并不常見。市售氧化鋯球頭表面與氧化鋁球頭恰好相反，觀察到機械加工刮痕的頻率非常高，燒結(jié)殘留的孔洞則十分少見。

氧化鋁及氧化鋯球頭密度分別達(dá)3.98及6.10g/cm3，幾乎完全緻密。晶粒尺寸及其標(biāo)準(zhǔn)差為2.4±1.3μm及0.41±0.16μm，均符合ISO規(guī)范的要求。氧化鋁及氧化鋯的平均三點彎曲強度為519及1230 MPa 。量測的維克氏硬度隨施加荷重而變，氧化鋁硬度隨荷重增加而降低，氧化鋯卻有相反趨勢，可能與氧化鋯材料受外力作用時，具有相變化（phase transformation）或鐵彈性區(qū)域轉(zhuǎn)換（ferroelastic domain switch, FDS）行為時，吸收部份能量有關(guān)。對氧化鋁而言，在各種測試條件中，所有的測試值均小于2300 Hv，應(yīng)該是測試方法與規(guī)范中使用的條件不同所致。

 

 

市售之股小球表面可觀察到刮痕及孔洞殘留，仍有改進的空間。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定之雙軸強度，在一般陶瓷測試中并不常見，建議修改為常見的3點彎曲強度，且試片尺寸應(yīng)針對產(chǎn)品尺寸設(shè)計，以便于做產(chǎn)品檢測。此外，材料之硬度對機械性質(zhì)及磨耗行為有相當(dāng)?shù)挠绊懶裕瑧?yīng)將此性質(zhì)納入相關(guān)規(guī)范中，并明確訂定出測試之條件，例如準(zhǔn)備樣品之方法、測試時施加之荷重及持壓時間等。未來可依照此研究所得到的結(jié)果及建議，作為陶瓷相關(guān)骨科器材的檢測參考。