牙科ZTA/BN可加工陶瓷的反应制备及力学性能

摘要

本文采用反应热压烧结的方法，以纳米级氧化锆(微米级氧化锆)、氧化铝、硼酸、氮化铝为原料，制备了具有良好可加工性能的ZTA/BN复相陶瓷材料。利用XRD、SEM、TEM等分析手段，对复相陶瓷材料的物相组成、组织结构进行了分析、观察。研究了该复相陶瓷的制备工艺、力学性能以及可加工性能，并对该复相陶瓷的高温氧化行为及表面裂纹修复进行了初步探索。
　　研究结果表明随BN含量的增加，复相陶瓷材料的致密度和力学性能逐渐下降，而可加工性能得到提高。而随烧结温度的提高，ZTA/BN复相陶瓷材料的致密度、力学性能均得到大幅度的提高。在1800℃的烧结温度下，使用纳米级氧化锆的nm-ZTA/12.5％BN复相陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性分别达到731MPa和7.48MPa·m1/2，同时具有可加工性。
　　SEM结果表明，通过反应热压烧结，在氧化锆及氧化铝晶粒之间有大量的团簇状的BN片晶生成，片宽500nm左右，片厚50nm左右。这种BN片晶的生成，能发挥BN层状结构可分散裂纹尖端应力集中的特点，有助于改善材料的力学性能。同时，低模量h-BN的引入，降低了材料的弹性模量，由于纳米尺寸的h-BN在基体中的均匀分散，处于晶界出的BN片晶相当于在基体相晶粒之间引入微裂纹。在材料加工时，分散的微裂纹区域扩展，相互连接导致通过个别粒子的移位而去除材料，从而提高复相陶瓷材料的可加工性能。
　　试样的TEM观察从微观角度解释了反应热压体系为什么能有效抑制在烧结降温过程中氧化锆发生t→m相变。氧化锆主要以t相形式存在，与XRD结果向吻合。
　　利用常规的磨削和钻孔方法对ZTA/BN复相陶瓷材料进行了可加工试验。使用钻孔速率及可加工指数对复相陶瓷材料的可加工性能进行了评价。

目录

牙科ZTA/BN 可加工陶瓷的反应制备及力学性能

REACTIVE FABRICATION AND MECHANICALPROPERTIES OF DENTAL MACHINABLECERAMICS

摘 要

Abstract

目 录

第1 章 绪论

1.1 课题背景

1.2 可加工陶瓷材料及国内外研究现状

1.3 氧化锆陶瓷

1.4 氧化铝陶瓷

1.5 BN 陶瓷

1.6 本课题研究的目的、意义及内容

第2 章 试验材料及研究方法

2.1 试验用原材料

2.2 试验材料的成分设计及试验设备

2.3 材料制备方法

2.4 材料的基本性能测试

2.5 材料的组织结构分析

2.6 可加工性能的测试

2.7 复相陶瓷的高温氧化行为及表面裂纹修复

第3 章 ZTA/BN 复相陶瓷物相分析及组织结构

3.1 ZTA/BN 复相陶瓷的XRD 物相分析

3.2 ZTA/BN 复相陶瓷的致密度

3.3 复相陶瓷材料组织结构观察

3.4 本章小结

第4 章 ZTA/BN 复相陶瓷的力学及可加工性能

4.1 复相陶瓷材料的力学性能

4.2 复相陶瓷材料的可加工性能

4.3 本章小结

第5 章 复相陶瓷材料的高温氧化及表面裂纹修复

5.1 复相陶瓷材料裂纹自愈合机理

5.2 高温氧化前后物相变化

5.3 高温氧化前后强度及硬度变化

5.4 高温氧化前后表面形貌SEM 观察

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢