【正文】 氧化物陶瓷難熔和難燒結(jié)。氧化鋁和氧化鋯主要應(yīng)用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨球、高畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 溫爐管、密封圈和玻璃熔化池內(nèi)襯等。氧化物陶瓷主要包括氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鈹陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧化錫陶瓷、二氧化硅陶瓷和莫來石陶瓷。按其特性和用途可分為兩大類：結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。 傳統(tǒng)陶瓷 傳統(tǒng)陶瓷是使用普通硅酸鹽原科及部分化工原料，拄照一定的工藝方法．加工、成型、燒結(jié)而得到的滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枰蚓哂幸欢ǖ乃囆g(shù)段賞價值主要起裝飾作用的離陶瓷制品．隨著科學技術(shù)的發(fā)展。nanoposite ceramic materials。aluminia。超聲波 。氧化鋯 。近年來氧化鋯陶瓷優(yōu)良的力學性能也引起了口腔醫(yī)學家們的 關(guān)注，成為引人注目的新型牙科材料。自上世紀六十年代人們解決了金瓷匹配問題后，以金屬底層冠增強的金屬熔附烤瓷牙（ PFM）成為口腔臨床最為常用的固定修復(fù)方式，但金屬底層的存在使金屬烤瓷牙存在著難以克服的缺點，例如：金屬離子的析出有潛在的致敏性，析出的金屬離子可導(dǎo)致齦緣灰線影響美觀，遮色層的存在阻止了光線透過使人工牙缺乏天然牙活力等。因此能夠以高強度陶瓷材料取代底層金屬冠，以達到最佳美學效果 和生物相容性的全瓷修復(fù)已成為近年的研究熱點和口腔修復(fù)的發(fā)展方向，并相繼出現(xiàn)了 IPS Impress 熱壓鑄陶瓷、InCeram 系列粉漿涂塑滲透鋁瓷等全瓷材料，近年又與先進的計算機輔助設(shè)計 /計算機輔助制作（ CAD/CAM）技術(shù)相結(jié)合研制出可機械加工的 InCeram 多孔鋁瓷和 Procera All Ceram 高鋁瓷預(yù)成瓷塊，大大推進了全瓷修復(fù)體在臨床的應(yīng)用。除了傳統(tǒng)的增韌方法，近年來納米科技的發(fā)展使新材料、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，納米陶瓷被認為是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。氧化鋁 。納米復(fù)合陶瓷 。precipitation。mechanical properties. 青島理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 III 目錄 摘要 ..........................................................Ⅰ Abstract......................................................Ⅱ 目錄 .........................................................Ⅲ 第一章 緒論 ..................................................1 ..............................................................1 ...............................................................3 ......................................................8 第二章 納米氧化鋯陶瓷的相變增韌機制及制備 ....................11 ..................................................11 ...................................................12 ...................................................14 納米氧化鋯的主要增韌機理 ........................................... 16 納米氧化鋯的主要制備方法 .......................................... 18 .............................................19 納米氧化鋯的性能 實驗 ............................................... 23 第三章 平面磨削過程中溫度場數(shù)值仿真 的有限元分析 ....................... 28 有限元模型的建立 ...............................................28 磨削區(qū)溫度場的求解 ...............................................34 磨削區(qū)溫度場的后處理 ...............................................37 響 ........................................ 39 第四章 納米氧化鋯陶瓷磨削機理 及磨削實驗 ....................41 4． 1 傳統(tǒng)磨削理論 .................................................. 41 納米氧化鋯材料磨削機理 ..............................................43 納米氧化鋯高效深磨磨削力的試驗 ....................................45 納米氧化鋯陶瓷的表面磨削溫度 ......................................60 納米氧化鋯磨削后的表面形貌分析 ....................................63 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 IV 第五章 納米氧化鋯陶瓷的特性研究 ............................65 納米陶瓷及微粒的表面改性 .......................................... 65 表面處理方法對牙科氧化鋯陶瓷表面相結(jié)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)影響 ................66 提高牙科陶瓷強度的主要方法 ........................................ 67 總結(jié) ....................................................... 70 參考文獻 .....................................................72 致謝 ........................................................74 附件 1 ........................................................75 附件 2 ........................................................ 92畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 第一章 緒論 陶瓷 陶瓷有著光輝的歷史，代表著人類燦爛的文化，人類的文明史從一定程度上講又是一部陶瓷的發(fā)展史。傳統(tǒng)陶瓷已具有更好的裝飾特性和技術(shù)性能， 先進陶瓷 先進陶瓷作為一種新材料，以其優(yōu)異的性能在材料領(lǐng)域獨樹一幟，受到人們的高度重視，在未來的社會中將發(fā)揮重要的作用。先進陶瓷的高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等性能遠遠優(yōu)于金屬材料和高分子材料；另外，先進陶瓷是根據(jù)所要求的產(chǎn)品性能，通過嚴格的成分和生產(chǎn)工藝控制而制造出來的高性能材料，因此可用于高溫和腐蝕介質(zhì)環(huán)境，是現(xiàn)代材料科學發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。氧化物陶瓷最突出優(yōu)點是不存在氧化問題。非氧化物陶瓷主要包括碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅化物陶瓷和硼化物陶瓷等。 （ 2）功能陶瓷 功能陶瓷是具有電、磁、光、聲、超導(dǎo)、化學、生物等特性，且具有相互轉(zhuǎn)化功能的一類陶瓷，已經(jīng)具有極高的產(chǎn)業(yè)化程度。其中，耐熱陶瓷主要有 Al20 Zr0MgO、 SiC． SiN幾種。作為生物陶瓷材料應(yīng)具備如下功能：代替人體內(nèi)有病的或損傷 的部分，作為人體先天性缺損部分的代用品；有助于人體內(nèi)組織的恢復(fù)。 陶瓷是一種包容廣泛的無機非金屬材料，而材料是人們在生存發(fā)展過程中進行勞動創(chuàng)造所必須借助的媒體和工具。 氧化鋯 氧化鋯簡介 純凈的氧化鋯是白色固體，含有雜質(zhì)時會顯現(xiàn)灰色或淡黃色，添加顯色劑還可顯示各種其它顏色。常溫下氧化鋯只以單斜相出現(xiàn)，加熱到 1100℃ 左右轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?，加熱到更高溫度會轉(zhuǎn)化為立方相。部分穩(wěn)定化的氧化鋯是 一種有應(yīng)用前景的氧化物惰性生物陶瓷材料。四方相亞穩(wěn)態(tài)在低于 1000℃的溫度范圍內(nèi)可以存在下來。生物醫(yī)學材料可以分為：①高分子材料②無機非金屬材料 ③金屬材料④復(fù)合材料 ⑤天然生物材料 生物陶瓷作為無機非金屬材料在生物醫(yī)學領(lǐng)域占有重要地位并已廣泛應(yīng)用，其主要應(yīng)用是人體硬組織的修復(fù)替換等內(nèi)植入，如人工牙、人工骨、人工關(guān)節(jié)等。 ④易于著色，如陶瓷牙冠與天然牙齒外觀逼真，利于整容、美容手術(shù)。 ③與生物組織有優(yōu)異的親和性 生物陶瓷植入生物體后，能和生物組織很好的結(jié)合。 ⑥滅菌性，即植入材料必須能以無菌狀態(tài)生存下來，不會因環(huán)境條件如干熱，濕熱，氣體，輻射等的作用而改變其功能，使接觸的宿主組織受到感染。 C． Pieoni等亦認為 ZrO2 材料無誘變和致癌效應(yīng)。 m 2/1 。 Drouin等認為 ZrO2 作為生物材料的優(yōu)異性能不僅與相交增韌有關(guān)，而且還與疲勞過程中存在的應(yīng)力域值有關(guān)。尤其是 ZrO2 陶瓷，其基樁可以研磨出適合個性要求的外型，通過調(diào)色與牙齦粘膜可達到最佳的美觀協(xié)調(diào)效果。 圖 11 鋼牙 圖 11 鋼牙 圖 12 氧化鋯陶瓷牙 d 其它優(yōu)點 Zr02陶瓷作為牙修復(fù)材料除了具有上述突出的優(yōu)點外，還有如低熱導(dǎo)率和良好的成型性等。 Kato畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 等在 850℃半燒結(jié)得到了具有光滑切削表面的 ZrO2 陶瓷，并確立了最適合半燒結(jié)的切削條件， Luthardt等已嘗試用 CAD／ CAM來處理 ZrO2 陶瓷。 Berit研究了氧化鋯相變增韌陶瓷用于牙科嵌體、冠橋的化學穩(wěn)定性和低溫老化性能，認為 ZrO2 相變增韌陶瓷比其它牙科陶瓷有更好的力學性能，化學穩(wěn)定性也能夠滿足作為牙科陶瓷材料的需求： Quinn等研究了微觀結(jié)構(gòu)、化學組成對牙科陶瓷力學性能的影響，同樣認為 ZrO2 陶瓷作為牙科陶瓷力學性能 更佳；國內(nèi)學者也對氧化鉆陶瓷在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用做了積極探索，柴楓、徐凌、廖運茂等將納米材料引入 InCeram材料研究中，應(yīng)用納米氧化鋯粉體加入微米級 ?? Al2 O3 粉體中制備出氧化鋯增韌納米復(fù)合陶瓷，并系統(tǒng)研究了粉體粒度、納米氧化鋯粉體含量、燒結(jié)溫度等與基體強度的關(guān)系，以期利用先進的納米材料技術(shù)獲得性能更為優(yōu)良的修復(fù)體。1994年 Sandhaus首先描述了用 ZrO2 陶瓷作 為根管樁，當前已有 Cosmpost、 Cerapost、Biopost等商業(yè)氧化鋯陶瓷樁核系統(tǒng)問世。如 lnceramzirconia()中以氧化鋁為主，含有約 33％的以 Ce穩(wěn)定的部分穩(wěn)定氧化鋯，材料報告稱彎曲強度 700MPa，斷裂韌性 6． 8 MPa在 1100℃ 以上形成四方晶體，在 1900℃ 以上形成立方晶體。有良好的熱化學穩(wěn)定性、高溫導(dǎo)電性和較高的高溫強度和韌性，具有良好的機械、熱學、電學、光學性質(zhì)。 （ 1）高純氧化鋯在電子工業(yè)中作為功能陶瓷材料； （ 2）高純氧化鋯由于具有高的折射率和耐高溫性，可用作搪瓷瓷釉、耐火材料及電絕緣材料等； （ 3）高純氧化鋯也可用于耐火坩堝、 X 射線照相、研磨材料，與釔 一起用以制造紅外線光譜儀中的光源燈。納米材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子組成。 由于納米材料存在小尺寸效應(yīng)，表面界面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)等基本特性，使納米材料有著傳統(tǒng)材料無法比擬的獨特性能和極大的潛在應(yīng)用價值，1989 年納米結(jié)構(gòu)材料的概念被正式 提出，并很快得到確立和發(fā)展，按照空間維數(shù)，納米結(jié)構(gòu)材料可以分為以下幾種：（ 1）納米相材料：由單相納米顆粒組成的固體；（ 2）納 米復(fù)合材料：由兩相或多相構(gòu)成，其中至少有一相為納米級的固體材料。陶瓷材料具有硬度高、化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐磨的優(yōu)點，但是脆性大，加工困難，因此改善其脆性增加其韌性一直是材料學家們努力要解決的問題。以瓷代鋼已在信息電子、冶金、機械、石油化工、航空航天、生命科學等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 ZrO2 相變的 特點 ： 純的 ZrO2 有 3 種晶型，單斜氧化鋯（ m － ZrO2 ）是低溫穩(wěn)定相，立方氧化鋯（ c － ZrO2 ）是高溫穩(wěn)定相，四方氧化鋯（ t － ZrO2 ）是介穩(wěn)相。凡是符合馬氏體相變基本特征的相變產(chǎn)物稱為馬氏體。加工技術(shù)包括粉末滲透、氣相反應(yīng)黏結(jié)熔體滲透、化學蒸汽滲透、溶膠 — 凝膠法、聚合物 熱解法與定向金屬氧化法等。這樣便提高了材料承受外力的能力。 氧化鋯的增韌機制 氧化鋯是氧化物 陶瓷中最為特殊的。這個體積突變遠遠超過氧化鋯的彈性極限，材料或制品會立即發(fā)生開裂。這種氧化鋯中只有基體部分被穩(wěn)定化，稱為部分穩(wěn)定氧化鋯或半穩(wěn)定氧化鋯（ PZS）。 （ 1） 增韌機理 a 微裂紋化機理 將氧化鋯粒子引入另一種陶瓷基體如氧化鋁，溫度低于轉(zhuǎn)