【正文】 受的應(yīng)力的大小，組織間形成的界面性質(zhì)以及材料本身的彈性 模量。 m 2/1 。 m 2/1 ，可用于后牙冠橋修復，并有研究表明該材料有類似塑性材料的特性． Suarezt對應(yīng)用 InCeram Zirconia修復的后牙固定橋做了三年臨床觀察，認為觀察期內(nèi)此種全瓷固定橋臨床效果較好，但由于其應(yīng)用于臨床時間有限，仍需進行長期觀察。具有高的折射率（折射率 ）和耐高溫性。 納米陶瓷是納米材料的一個分支，是指平均晶粒尺寸小于 100 nm 的陶瓷材料。 陶瓷基復合材料 陶瓷復合材料近年來大量涌現(xiàn)，玻璃、玻璃陶瓷、氧化鋁、鋁紅柱石、氧化鋯、碳化硅、氮化硅等常用材料都被用作基體，碳化硅晶須、碳化硅纖維、各種碳纖維等被用作增強體。如果加入的穩(wěn)定劑的量低于氧化鋯完全穩(wěn)定 所需的量，就會形成四方或單斜的晶粒（取決于加工條件）分散在立方晶體基體中的氧化鋯多相體系。此時，裂紋擴展的應(yīng)力必須先要 抵消掉壓縮應(yīng)力，才能繼續(xù)擴展。 表 21氧化鋯增韌陶瓷的力學性能 陶瓷材料 基體 基體 + ZrO2 斷 裂韌性 彎曲強度 斷裂韌性 彎曲強度 （ MPa金屬離子的彈性應(yīng)變使裂紋橋聯(lián)成為金屬陶瓷（陶瓷基體中引入金屬相的復相陶瓷）中最有效的增韌機制。 nH20 → ZrO(OH)2+(n+1)H20 (22) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 此方法簡單易行，易于進行微量元素添加，不需要昂貴原料，且能使穩(wěn)定劑均勻地分散于二氧化鋯中，產(chǎn)量大。 納米氧化鋯的主要制備方法 制備納米陶瓷粉體的方法有很多 ,大致分為固相法、氣相法、液相法 ,也有的是這幾種方法的綜合 ,還有一種利用機械能的高能球磨法。H 2O） 分析純 哈爾濱化工化學工業(yè)試劑廠 無水乙醇（ CH3CH2OH） 分析純 沈陽東興試劑廠 甲苯（ C6H5OH3） 分析純 北京化工廠 表 22 釔穩(wěn)定造粒粉技術(shù)指標 成分 ZrO2+HfO Y2O3 F2O3 SiO2 N2O TiO2 C2O Cl 含量（ %） ? 主要試驗儀器及設(shè)備 分液漏 斗 燒杯 抽濾瓶 真空泵 江蘇金壇中大儀器廠 79I 型磁力加熱攪拌器 江蘇金壇國華儀器廠 JJ1 型定時電動攪拌器 大連實驗設(shè)備廠 7023型電熱干燥箱 上海電爐廠生產(chǎn) SX2410 型馬 弗 爐 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 圖 22 SX2410型馬弗爐 圖 23 7023型電熱干燥箱 納米 3YZrO2粉體 制備 實驗步驟 反向共沉淀法制備納米 3YZrO2粉體的實驗流程圖 24如下： 圖 24 反向共沉淀法制備納米 3YZrO2粉體的實驗流程圖 具體步驟： （ 1）稱取 g 高純 Y2O3粉末，溶于 2 M 稀硝酸中，磁力加熱 攪拌器上加熱，攪拌使之形成 Y（ NO3） 3結(jié)晶； （ 2）稱取 ZrOCl2加載載荷 294 N，保荷時間 30 s，示 值精度 ? 3%， 5 倍物鏡 ,計算公式為： HV= P/d2 (Mpa) (210) P— 加載載荷 d— 壓 痕對角線均值 圖 28 圖 29陶瓷 試樣 壓痕光學顯微鏡照片 (對角線 d) 實驗結(jié)果 （ 1）含不同體積分數(shù)α Al2O3納米粉體的納米復合陶瓷性能見表 23 。 177。本組三點彎曲強度和斷裂韌性最大值出現(xiàn)在填加體積分數(shù)為 5%納米 α Al2O3 粉體的試樣中，維氏硬度最大值出 現(xiàn)在填加 10%納米α Al2O3 粉體的試樣中，說明納米 α Al2O3 粉體的 填加也有一個最佳體積百分比，添加量為 5%時， 使納米 Al2O3ZrO2復合陶瓷具有 較好的力學性能，納米粉的體積百分含量繼續(xù)增加，試樣力學性能呈下降趨勢，甚至低于對照組陶瓷的力學性能。 177。測試條件按 ISO 6872 標準，壓頭直徑 4 mm， 10 kg 力值傳感器，跨距20 mm 加載速度 ： σ 3p=3PL/2bh2 (27) σ 3p— 三點彎曲強度 P— 斷裂載荷 L— 測試跨距 b— 試樣寬度 h— 試樣高度 （ 4）斷裂韌性測試 采用單邊切口梁法（ SENB）測量，試件規(guī)格 4325 mm,以內(nèi) 圓切割機在試件上預(yù)制寬 mm 深 2 mm 切口，在測試跨距 16 mm,10kg 力值 傳感器，加載速度 mm/min 條件下，用CMT6000 系列臺式微機控制電子萬能試驗機 借助三點彎曲法測量斷裂韌性 KIC值，斷裂韌性 計算公式為 ： KIC=Y納米氧 化鋯陶瓷和納米氧化鋯復合陶瓷一直是近年來的研究熱點，欲制備出高性能的陶瓷材料，必須先制備出純度高、粒度分布窄、燒結(jié)性能良好的納米級氧化鋯粉體，釔穩(wěn)定納米氧化鋯粉體的制備是其中最重要的組成部分之一。在實際應(yīng)用中各企業(yè)都存在煅燒溫度高、能耗大、作業(yè)時間長、設(shè)備運行成本高、維護困難等技術(shù)難題。 自增韌是能夠有效提高陶瓷斷裂韌性的一種新工藝，實質(zhì)是通過工藝因素的控制，使陶瓷晶粒在原位形成有較大長徑比的形貌，從而起到類似于晶須的補強增韌作用。此時納米顆粒雖然不能明顯提高 R曲線上的韌性平臺值，但卻可以使 R曲線在短的裂紋擴展長度上出現(xiàn)陡然上升的情況。 氧化鋯增韌陶瓷的典型組織 氧化鋯增韌陶瓷 有三種典型組織： （ 1） c ZrO2相基體上彌散分布著 t ZrO2的雙相組織（部分穩(wěn)定氧 ,PSZ） 。但如果氧化鋯晶粒很細，且被周圍的基體緊緊壓迫，相轉(zhuǎn)變就無法發(fā)生。當從四方晶系冷卻到 1170℃向單斜晶系轉(zhuǎn)變時，氧化鋯發(fā)生劇烈的體積膨脹，膨脹率約有 3%5%。移動時相鄰原子間的相對運動，其位移不超過一個原子間距，這一過程稱為“切變”，在切變過程中新相與母相兩種晶格間始終保持嚴格的位向關(guān)系，即新相與母相間的一定晶面畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 和晶向相互平行，這種關(guān)系稱“共格”，新相長大時，原子只 做有規(guī)則移動，但不改變界面共格關(guān)系。納米材料的基本物理化學特性包括： 電學性質(zhì)、熱學性能、化學活性、力學性能、光學特性以及磁學性質(zhì)等。低溫時為單斜晶系，高溫時為四方 晶型。同時， ZrO2 陶瓷還具有良好的成型性，既可以通過鑄造成型，亦可利用燒結(jié)工藝成型，還可以采用研磨、 CAD／ CAM等方法成型。高性能的 Zr02陶瓷以其卓越的機械性能在齒科修復方面有著無可比擬的優(yōu)勢，尤其是氧化鎂 (MgO)部分穩(wěn)定 ZrO2 陶瓷(MgPSZ)，因為能發(fā)生相變增韌而使材料有極 好的韌性，三點彎曲強度和斷裂韌性可分畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 別達 1000MPa和 15MPa ③成型方法多，可根據(jù)需要制成各種形狀和 尺寸、致密或多孔結(jié)構(gòu)等。 氧化鋯有三種晶體形態(tài)：單斜、四方、立方晶相。耐熱陶瓷、隔熱陶瓷、導熱陶瓷是陶瓷在熱學方面的主要應(yīng)用。按其特性和用途可分為兩大類：結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。超聲波 。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已成為近年的研究熱點和口腔修復的發(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體在臨床的應(yīng)用。precipitation。氧化物陶瓷最突出優(yōu)點是不存在氧化問題。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。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。 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。 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)。 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)良的修復體。有良好的熱化學穩(wěn)定性、高溫導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)。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。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）。這樣對材料就進行了增韌。 m 2/1 ） （ MPa當裂紋擴展到陶瓷 /金屬界面時，由于延性金屬顆粒和脆性基體的變形能力不同，引起裂紋局部鈍化，某些裂紋段被迫穿過粒子，而形成被拉長的金屬顆粒橋聯(lián)。但共沉淀過程難以控制，易形成凝聚包裹吸附雜質(zhì)，固液分離和洗滌困難，煅燒時結(jié)塊嚴重，需粉碎處理，易造成二次污染。每一類方法又包括幾種具體的方法。8H 2O g，與 Y(NO3)3結(jié)晶一起加熱溶 于無水乙醇中，配成 M 乙醇溶液，過濾去雜質(zhì)； （ 3）將上述溶液分裝入分液漏斗中，以 80 滴 /min 速度滴入 2 M適當過量的氨水乙醇溶液中，保持 PH9，反應(yīng)在 25 KHz 超聲波作用下進行，強力攪拌器攪拌至反應(yīng) 結(jié)束； （ 4）反應(yīng)完成后 ，將沉淀在抽濾裝置上減壓過濾，并用無水乙醇 反復洗滌三次，去凈陰離子； （ 5）將濾餅放入烘箱中 100℃ 烘干 10 小時，得到前驅(qū)體粉末； （ 6）將烘干后的前驅(qū)體研碎，放入馬福爐中，分別在 400℃ 、 600℃ 、 750℃ 、 900℃ 、1000℃ 煅燒 1小時，得到白色納米 3YZrO2粉體。查閱資料可以得到氧化鋯粉體的性能參數(shù)：彎曲強度為 495MPa,斷裂韌性為 5MPa 維氏硬度 993 829 （ Mpa） 177。m 1/2，可以滿足口腔修復材料需求。但是 結(jié)果表明，添加 5%α Al2O3納米 粉的陶瓷試樣力學性能最佳，添加納米粉超過 30%時，力學性能反而 明顯低于對照組。 177。試樣制成尺寸為 5 mm mm24 mm 的矩形標準試件，每組六個。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 本次實驗采用超聲波作用下共沉淀法制備納米 3YZrO2粉體 。電熔法大都采用電加熱的推板窯或隧道窯。這樣可以避免兩相不相容、分布不均勻，強度和韌性都比外來第二相增韌的同種材料高，利用這一點，可以進一步提高材 料的各種力學性能。在納米陶瓷中，由于納米顆粒尺寸很小，納米顆粒對于裂紋的橋連作用只能發(fā)生在裂紋尖端的局部小區(qū)域。有了氧化鋯的增韌，人們不再懼怕陶瓷材料表面的缺陷。增韌機理如下圖 21 圖 21 微裂紋增韌機制示意圖 b 應(yīng)力引發(fā)相轉(zhuǎn)變機理 氧化鋯冷卻通過相轉(zhuǎn)變區(qū)時，應(yīng)該發(fā)生四方 單斜的相轉(zhuǎn)變。氧化鋯有三種晶形： 1170℃以下為單斜晶系， 11702370℃為四方晶系，從 2370℃直至熔點為立方晶系。 所謂馬氏體相變，這一概念最早源于金屬材料學，是指原子無擴散點陣相變 ，也就是說這種相變是無擴散性的，其相變僅僅是點陣 的改組而沒有化學成分的變化，固溶在馬氏體中相的溶質(zhì)原子濃度和母相相同，它的相變以共格格切變方式進行，靠新相與母相界面上的原子以協(xié)同、集體、定向、有秩序的方式由母相向新相的移動來實現(xiàn)。所有納米材料具有三個共同的結(jié)構(gòu)特點：即納米尺度結(jié)構(gòu)單元、大量的界面或自由表面以及各納米單元之間存在著或強或弱的交互作用。 e 作為口腔正畸材料 氧化鋯在正畸領(lǐng)域多用作正畸托槽，由于氧化鋯陶瓷有良好的可加工性，不僅可以用滑鑄、燒結(jié)等方法成型，還適合在口腔臨床條件下用牙科手術(shù)調(diào)改，現(xiàn)已開發(fā)出成品氧化鋯瓷制正畸托槽． 納米氧化鋯陶瓷 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 1． 納米氧化鋯的簡介 英文名： Zirconia Nanopowder 納