牙科用Y-TZP/微晶玻璃复合材料的研制

摘要

针对目前牙科陶瓷材料存在的强度低、脆性大的缺点,该课题将四方氧化锆多晶体(Y-TZP)与微晶玻璃进行复合,采用烧结法和熔融法两种不同的工艺制备出具有较高力学性能的新型牙科全瓷材料,并对材料的组成、结构和性能进行了探讨研究.烧结法制备工艺中,选用CaO-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>系微晶玻璃作为研究对象,将Y-TZP粉体分别按一定的比例与基础玻璃粉混合,然后经成型、烧结制得复合材料.借助于DTA,XRD等分析方法和手段,确定了材料的热处理制度及物相组成.大量烧结实验的结果表明,复合材料的最佳烧结温度范围为1025~1075 ℃;所得主晶相为β-CaSiO<,3>、t-ZrO<,2>及少量的m-ZrO<,2>;此外烧结温度超过最佳烧结范围达到1100℃时,部分t-ZrO<,2>和SiO<,2>会反应形成ZrSiO<,4>,以及发生相变生成m-ZrO<,2>,t-ZrO<,2>的相对含量大幅度下降.借助SEM观测了不同热处理条件下,材料的显微结构.实验表明,微晶玻璃的力学性能随氧化锆加入量的增加而提高,初步分析可能是由于氧化锆在微晶玻璃中起到了增韧补强的作用.此外还测试了复合材料的抗折强度、体积密度、显微硬度、热膨胀系数及化学稳定性等理化性能.熔融法制备工艺中,选用K<,2>O-MgO-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>-F云母微晶玻璃系统与不同比例的Y-TZP粉体复合.借助于XRD、DTA和SEM测试手段,探讨了微晶玻璃的析晶机理,结果发现ZrO<,2>在析晶过程中促进了玻璃的分相,使晶化变得容易进行.ZrO<,2>-云母微晶玻璃复合材料中的云母析晶机制应为异质外延生长和异质形核.ZrO<,2>促使生成的氟金云母长径比增大,在某种程度上可以起到纤维增强的作用,提高了材料的强度.引入Y-TZP提高了材料的强度,而且随氧化锆加入量的增加强度越大.该研究所制得的Y-TZP/微晶玻璃复合材料具有近似于天然牙齿的体积密度,比天然牙高的强度和硬度以及较低的热膨胀系数;优良的化学稳定性以及良好的美学效果,是一种较理想的前牙冠、贴面或嵌体制作材料.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1牙科陶瓷材料

1.2研究现状及课题的目的

1.2.1国内外研究现状

1.2.2课题的目的

1.3氧化锆在微晶玻璃中的增韧机理

1.3.1 ZrO2在微晶玻璃中的存在形式

1.3.2 ZrO2在微晶玻璃中的相变增韧

1.3.3 ZrO2在微晶玻璃中的微裂纹增韧

1.3.4 ZrO2在微晶玻璃中的裂纹偏转增韧

1.4氧化锆增韧微晶玻璃的制备

1.4.1熔融法

1.4.2烧结法

1.4.3溶胶－凝胶法

第二章烧结法制备Y-TZP/钙铝硅系微晶玻璃复合材料

2.1钙铝硅系微晶玻璃简介

2.2实验

2.2.1基础玻璃组成设计

2.2.2原料与设备

2.2.3 工艺过程

2.3测试

2.3.1基础玻璃粉的性能测试

2.3.2复合材料X射线衍射分析

2.3.3复合材料扫描电镜(SEM)观测

2.3.4复合材料理化性能测试

2.4结果与讨论

2.4.1烧结制度的制定

2.4.2烧结制度对晶体类型、微观结构的影响

2.4.3烧结制度对材料强度的影响

2.4.4 Y-TZP的加入对材料力学性能的影响

2.4.5复合材料的理化性能分析与评价

2.5结论

第三章熔融法制备Y-TZP/云母微晶玻璃复合材料

3.1云母微晶玻璃简介

3.2实验

3.2.1组成设计

3.2.2原料与设备

3.2.3艺过程

3.3测试

3.3.1差热分析(DTA)

3.3.2 X射线衍射分析(XRD)

3.3.3扫描电镜观测(SEM)

3.3.4复合材料理化性能测试

3.4结果与讨论

3.4.1热处理制度的制定

3.4.2 ZrO2对微晶玻璃析晶的影响

3.4.3复合材料的组成、结构对力学性能的影响

3.4.4复合材料的理化性能

3.5结论

参考文献

致谢

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