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新型玻璃渗透多孔3Y-TZP陶瓷全瓷齿科材料的制备与性能研究

施申勇  
【摘要】:全瓷齿科材料不仅具有优越的生物相容性、良好的耐磨损性,而且具有独特的美学性能,因而成为齿科修复材料研究和开发的重点。但陶瓷是脆性材料,其质硬且难于加工,从而限制了其临床应用。然而,随着玻璃渗透技术出现,全瓷齿科材料的临床应用得到进一步发展。目前,基于渗透技术的氧化铝/玻璃、尖晶石/玻璃渗透复合材料研究得比较深入,其力学性能已很难再进一步大幅提高。相变增韧的氧化锆材料具有优越的力学性能,以其为基体的渗透复合材料的力学性能具有很好的发展潜力。 本论文使用具有多粒径尺寸分布的3mo1%钇稳定的四方相氧化锆(3Y-TZP)粉体作为原料,制备得到孔隙率变化范围为9.8%-40.8%的多孔3Y-TZP陶瓷基体,研究了预烧温度及成型压力对3Y-TZP陶瓷基体性能的影响。论文中得到了具有良好力学性能及合适气孔率的陶瓷基体,该基体具有较好的可切削加工性能。 实验研究了不同配方的磷酸盐玻璃、镧铝硅玻璃及镁铝硅玻璃,根据不同配方玻璃的熔融范围及力学性能的变化规律,确定了最佳配方的磷酸盐玻璃、镧铝硅玻璃及镁铝硅玻璃作为渗透用玻璃。将自制的玻璃对3Y-TZP陶瓷基体进行渗透,研究了基体成型压力对渗透复合体性能的影响,以及渗透保温时间对3Y-TZP/玻璃气孔率与力学性能的影响,确定了完全渗透所需的保温时间。 对具有较低渗透温度的磷酸盐玻璃渗透3Y-TZP陶瓷基体研究发现,磷酸盐玻璃中加入适当的ZrO2和Y2O3可有效的提高玻璃在渗透过程中与3Y-TZP陶瓷基体的化学相容性。所得磷酸盐玻璃在1100℃下对基体进行渗透3h,得到几乎完全致密的渗透复合体。磷酸盐玻璃渗透所得复合体具有良好的“净尺寸”成型能力,其渗透过程收缩率低于0.1%。它的力学性能较基体有较大幅度的提高,但力学性能未能达到临床应用要求。 为了得到具有更高力学性能的渗透复合材料,本文对各方面性能均较好的镧铝硅玻璃进行了渗透3Y-TZP基体的研究。所得镧铝硅玻璃在1200℃下对3Y-TZP基体进行渗透4h,陶瓷基体中气孔几乎被玻璃所填充,所得复合体弯曲强度和断裂韧性分别达到了710MPa和6.5MPa·m1/2,且渗透过程中收缩率仅为0.3%。所得复合体各项性能均达到临床应用的要求。 将具有较高力学性能的镁铝硅玻璃进行渗透3Y-TZP基体,1200℃下渗透6h后,基体中的气孔几乎都被玻璃所填充,渗透复合体的弯曲强度和断裂韧性分别达到了441MPa和5.9MPa·m1/2,其渗透过程中收缩率为0.6%。


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