生物惰性陶瓷材料主要是指化學(xué)性能穩(wěn)定、生物相容性好的陶瓷材料。這類陶瓷材料的 結(jié)構(gòu)都比較穩(wěn)定，分子中的鍵力都比較強而且具有較高的機械強度、耐磨性以及化學(xué)穩(wěn)定性。

生物惰性陶瓷有：氧化鋁陶瓷、氧化鋁單晶、氧化鋯陶瓷、微晶玻璃等。

1.氧化鋁陶瓷

（1)氧化鋁陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能

①晶體結(jié)構(gòu)

氧化鋁陶瓷是指主晶相為剛玉（α-Al2O3)的陶瓷材料。α-Al2O3具有最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因為天然剛玉的晶型就是α-Al2O3,故又稱剛玉結(jié)構(gòu)。α-Al2O3屬于六方晶系，氧離子作六方緊密堆積，由6個O2-離子形成一個八面體，八面體空隙的中心填人一個半徑較小的Al3+離子。

剛玉結(jié)構(gòu)緊密，內(nèi)部離子鍵強度大且鍵力分布均勻，因此剛玉陶瓷具有機械強度高、電絕緣性能優(yōu)良、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕及生物相容性好等特性。

（2)顯微結(jié)構(gòu)

顯微結(jié)構(gòu)上看，氧化鋁陶瓷主要是由取向各異的氧化鋁晶粒通過晶界集合而成的集體。

晶粒是陶瓷多晶材料中晶相存在形式和組成單元，即晶粒是多晶體中無一定幾何外形的小單晶。每一種晶體在形成長大過程中，按自己的結(jié)晶習(xí)性，長成有規(guī)則的幾何多面體。

這是認識鑒別晶體的一個依據(jù)，晶體生長時物理化學(xué)條件和外界環(huán)境的不同和變化，會嚴重影響晶體的形態(tài)。對陶瓷材料來說，就會造成顯微結(jié)構(gòu)上的千差萬別，如在較好的環(huán)境下自由生長，晶體就能按自己的結(jié)晶習(xí)性發(fā)育成完整的晶形，叫做自形晶體；但是當生長環(huán)境較差或生長時受到抑制，其晶形只能是部分完整或是完全不完整的，分別叫做半自形晶和他形晶。

實踐證明，同一種組成的晶相，如氧化鋁陶瓷，其主晶相均為α-Al2O3,由于晶粒大小的不同，材料的機械性能等就會很不一樣，其抗折強度懸殊很大。

晶界是陶瓷多晶材料中一個很重要的組成部分。它對材料的許多物理性能有著顯著的影響，這里結(jié)合機械強度來加以討論。

實驗表明，陶瓷材料的破壞大多是沿晶界斷裂。對于細小晶體材料來說，晶界比例大，當沿晶界破壞時裂紋的擴展要走迂回曲折的道路，晶粒愈細。該路程就愈長。像陶瓷這類脆性材料，其初始裂紋尺寸與晶粒大小相當，故晶粒愈細，初始裂紋尺寸就愈小，機械強度也就愈高。所以為了獲得好的機械性能就應(yīng)該研究并控制晶粒尺寸，另外，在晶界上由于質(zhì)點排列不規(guī)則，質(zhì)點分布疏密不均，因而形成微觀的晶界應(yīng)力。對于單相多晶材料，由于晶粒的取向不同，相鄰晶粒在某同一方向上的熱膨脹系數(shù)、彈性模量等均不相同；對于多相多晶體，

各相間更有性能上的差異；對于固溶體，各晶粒間化學(xué)組成上的波動也會在晶界上產(chǎn)生很大的晶界應(yīng)力。晶粒愈大，晶界應(yīng)力愈大。這種晶界應(yīng)力甚至可以使大晶粒出現(xiàn)穿晶斷裂，這可能就是粗晶結(jié)構(gòu)的陶瓷材料機械強度較差的一個原因。為此，在氧化鋁陶瓷生產(chǎn)過程中為了控制晶粒過分長大，特別是防止二次重結(jié)晶，往往在原料處理的過程中摻人少量MgO,使之在α-Al2O3晶粒之間的晶界上形成鎂鋁尖晶石薄層，把α-Al2O3晶粒包圍起來防止晶粒長大，成為細晶結(jié)構(gòu)。其次，由于原料中雜質(zhì)含量較多，添加劑數(shù)量較大時往往在晶界上析出第二相物質(zhì)，對其材料性能也會有十分重要的影響。總之，如何通過一定的工藝過程控制氧化鋁陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)是改善其性能的重要途徑。