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针对目前牙科陶瓷材料存在的强度低、脆性大的缺点,本课题将四方相氧化锆多晶体与微晶玻璃进行复合,采用溶胶-凝胶法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。
以CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃作为研究对象,使用溶胶-凝胶法制备出氧化锆与微晶玻璃的复合粉体,然后经成型、烧结制得复合材料。借助于DTA,XRD,SEM等分析方法和手段,确定了材料的热处理制度及物相组成,并观察不同热处理条件下材料的显微结构。实验结果表明:按基本配方(wt%)CaO23.8,SiO250.0,Al2O35.9,BaO4.8,ZnO4.8,Na2O7.1,B2O33.6,选择正硅酸乙酯,乙醇,硝酸钙,硝酸铝,硝酸钡,硝酸锌,硝酸钠,硼酸,氧氯化锆为原料,加料顺序为依次加入,最终可以获得均匀、清澈、稳定性好的溶胶。复合材料的较适宜的烧结温度范围为1050~1150℃,在此温度下烧成的试样其X衍射图谱得到所期望的硅灰石晶相和t-ZrO2晶相,其抗折强度达到208MPa;研究了不同热处理制度下和不同的氧化锆含量的条件下材料的晶相、微观结构和力学性能。实验中还发现,在实验引入氧化锆的范围内,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体积密度、显微硬度、热膨胀系数及化学稳定性等理化性能,并对其进行了探讨。
本研究所制得的ZrO2/钙铝硅系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。