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《南京医科大学》 2010年
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烧结温度与升温速率对牙科可切削硅藻土全瓷材料性能影响的实验研究

殷雪萌  
【摘要】:陶瓷材料由于色泽美观自然、物理化学性能稳定,一直是牙体缺损时冠桥修复的重要材料,故广泛应用于修复临床。其中全瓷修复体避免了因金属可能产生的诸多不良影响,生物相容性极佳,光学性能近似于天然牙,半透明性和层次感好,已逐渐成为美学修复的主流方式。为满足患者和牙科医师对修复体的美观要求,目前使用的牙科可切削全瓷材料主要包括热压铸瓷(IPS-Empress、E-max)、氧化铝基陶瓷(In-Ceram、Procera AllCeram)和氧化锆基陶瓷(Cercon)等多种全瓷修复系统。铸瓷的美学性能较好,但抗弯强度有限,适合应用于前牙修复;氧化铝与氧化锆陶瓷虽然机械性能有所提高,但由于其透明度较差,影响了修复的美学效果,使得在牙科修复领域中的应用受到一定的限制,但其加工方式结合了计算机辅助设计与辅助制造(computer aideddesign/computer aided manufacture, CAD/CAM)技术,预烧结的可切削陶瓷通过CAD/CAM技术加工,经过终烧结到完全致密,可以简单快速准确地制作高强度的修复体。因此,开发适用于修复需要的高韧性、高强度、容易加工的牙科可切削陶瓷,并且同时具有优良的半透明性对口腔修复学将具有十分重要的应用价值。但要同时具备这些优良性能,必须克服陶瓷的脆性、易折裂和高收缩率等缺陷,因而纳米陶瓷被认为是解决这一问题的战略途径。 本课题率先选取硅藻土作为原料,利用其疏松的框架结构,并通过添加纳米氧化锆、氧化铝、二氧化钛晶须等纳米增韧剂提高材料的性能,制备一种新型的牙科可切削硅藻土全瓷材料,探讨烧结温度与升温速率的改变对硅藻土基陶瓷材料各种性能的影响,其机械性能和美学性能基本符合牙科全瓷材料的要求,具有良好的切削性能,并筛选出较佳的烧结制度,为进一步实验研究提供了实验依据。 第一部分烧结温度对牙科硅藻土基陶瓷材料性能影响的实验研究 目的:研究烧结温度对纳米增韧硅藻土基陶瓷材料机械性能及可切削指数的影响,筛选最佳的烧结温度。 方法:选取硅藻土为原料,以其原始配方为基础,添加纳米氧化锆、氧化铝和二氧化钛晶须作为增韧剂,按照球磨→干压→烧结的工艺,制备陶瓷材料。将干压成型的硅藻土基陶瓷坯体在600℃~950℃之间进行烧结,通过测试烧结后陶瓷的机械性能(三点抗弯强度、显微硬度及断裂韧性)、线收缩率和密度,计算烧成体的可切削指数,评价材料的切削性能并筛选最优的烧结温度。 结果:牙科可切削硅藻土全瓷材料表面光滑,无开裂,呈现乳白色,在600℃~950℃温度范围内,陶瓷的三点抗弯强度、显微硬度和断裂韧性随着烧结温度的提高有所增强,当温度为750℃时可加工指数最高,显著优于其他温度段(P0.05)。该温度下烧结的陶瓷材料线收缩率为3.06±0.27,密度为1.96±0.07。 结论:烧结温度对硅藻土基陶瓷的材料的切削性能有较大影响,通过对烧结温度的控制可以调节硅藻土基陶瓷的机械性能和可切削性能,为进一步改进性能达到临床应用提供依据。 第二部分升温速率对牙科硅藻土基陶瓷材料性能影响的实验研究 目的:研究升温速率对纳米增韧硅藻土基陶瓷材料机械性能及显微结构的影响。探讨其结构和性能的关系,为新型牙科全瓷材料的开发提供研究基础。 方法:选取硅藻土为原料,在其原始配方的基础上,添加纳米氧化锆、氧化铝和二氧化钛晶须作为纳米增韧剂,按照球磨→干压→烧结的工艺,制备硅藻土基陶瓷材料。分别制备烧结速率为50~400℃/h的陶瓷材料。测量材料的机械性能(三点弯曲强度、断裂韧性和显微硬度)、线收缩率和密度,计算烧成体的可切削指数,采用X射线衍射仪(X-ray diffractometer XRD)分析陶瓷的晶相成分,扫描电子显微镜(scanning electron microscope SEM)观察陶瓷的显微结构。 结果:电镜下观察陶瓷材料内部呈现致密多晶结构,晶界清晰,气孔较少,无明显裂纹;烧结后的硅藻土基陶瓷材料较之烧结前形成了石英晶体(SiO2),四方相ZrO_2,α相Al2O_3和锐钛矿相TiO_2晶体。烧结温度为750℃、升温速率为200℃/h的陶瓷切削性能良好(P0.05)。 结论:硅藻土基陶瓷材料基本符合牙科可切削陶瓷材料机械性能、切削性能与美学性能的基本要求,但其抗弯强度仍需进一步实验以提高。
【学位授予单位】:南京医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R783.1

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