【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(fù)，并有研究表明該材料有類(lèi)似塑性材料的特性． Suarezt對(duì)應(yīng)用 InCeram Zirconia修復(fù)的后牙固定橋做了三年臨床觀察，認(rèn)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(shí)間有限，仍需進(jìn)行長(zhǎng)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(gè)分支，是指平均晶粒尺寸小于 100 nm 的陶瓷材料。 陶瓷基復(fù)合材料 陶瓷復(fù)合材料近年來(lái)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(qiáng)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(huì)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(shí)，裂紋擴(kuò)展的應(yīng)力必須先要 抵消掉壓縮應(yīng)力，才能繼續(xù)擴(kuò)展。 表 21氧化鋯增韌陶瓷的力學(xué)性能 陶瓷材料 基體 基體 + ZrO2 斷 裂韌性 彎曲強(qiáng)度 斷裂韌性 彎曲強(qiáng)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(fù)相陶瓷）中最有效的增韌機(jī)制。 nH20 → ZrO(OH)2+(n+1)H20 (22) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 17 此方法簡(jiǎn)單易行，易于進(jìn)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(jī)械能的高能球磨法。H 2O） 分析純 哈爾濱化工化學(xué)工業(yè)試劑廠 無(wú)水乙醇（ CH3CH2OH） 分析純 沈陽(yáng)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(biāo) 成分 ZrO2+HfO Y2O3 F2O3 SiO2 N2O TiO2 C2O Cl 含量（ %） ? 主要試驗(yàn)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(guó)華儀器廠 JJ1 型定時(shí)電動(dòng)攪拌器 大連實(shí)驗(yàn)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(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 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(shí)驗(yàn)步驟 反向共沉淀法制備納米 3YZrO2粉體的實(shí)驗(yàn)流程圖 24如下： 圖 24 反向共沉淀法制備納米 3YZrO2粉體的實(shí)驗(yàn)流程圖 具體步驟： （ 1）稱(chēng)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(chēng)取 ZrOCl2加載載荷 294 N，保荷時(shí)間 30 s，示 值精度 ? 3%， 5 倍物鏡 ,計(jì)算公式為： HV= P/d2 (Mpa) (210) P— 加載載荷 d— 壓 痕對(duì)角線(xiàn)均值 圖 28 圖 29陶瓷 試樣 壓痕光學(xué)顯微鏡照片 (對(duì)角線(xiàn) d) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （ 1）含不同體積分?jǐn)?shù)α Al2O3納米粉體的納米復(fù)合陶瓷性能見(jiàn)表 23 。 177。本組三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性最大值出現(xiàn)在填加體積分?jǐn)?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(shuō)明納米 α Al2O3 粉體的 填加也有一個(gè)最佳體積百分比，添加量為 5%時(shí)， 使納米 Al2O3ZrO2復(fù)合陶瓷具有 較好的力學(xué)性能，納米粉的體積百分含量繼續(xù)增加，試樣力學(xué)性能呈下降趨勢(shì)，甚至低于對(duì)照組陶瓷的力學(xué)性能。 177。測(cè)試條件按 ISO 6872 標(biāo)準(zhǔn)，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(diǎn)彎曲強(qiáng)度 P— 斷裂載荷 L— 測(cè)試跨距 b— 試樣寬度 h— 試樣高度 （ 4）斷裂韌性測(cè)試 采用單邊切口梁法（ SENB）測(cè)量，試件規(guī)格 4325 mm,以?xún)?nèi) 圓切割機(jī)在試件上預(yù)制寬 mm 深 2 mm 切口，在測(cè)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(tái)式微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) 借助三點(diǎn)彎曲法測(cè)量斷裂韌性 KIC值，斷裂韌性 計(jì)算公式為 ： KIC=Y納米氧 化鋯陶瓷和納米氧化鋯復(fù)合陶瓷一直是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，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(jí)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(shí)際應(yīng)用中各企業(yè)都存在煅燒溫度高、能耗大、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備運(yùn)行成本高、維護(hù)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(shí)質(zhì)是通過(guò)工藝因素的控制，使陶瓷晶粒在原位形成有較大長(zhǎng)徑比的形貌，從而起到類(lèi)似于晶須的補(bǔ)強(qiáng)增韌作用。此時(shí)納米顆粒雖然不能明顯提高 R曲線(xiàn)上的韌性平臺(tái)值，但卻可以使 R曲線(xiàn)在短的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)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(xì)，且被周?chē)幕w緊緊壓迫，相轉(zhuǎn)變就無(wú)法發(fā)生。當(dāng)從四方晶系冷卻到 1170℃向單斜晶系轉(zhuǎn)變時(shí)，氧化鋯發(fā)生劇烈的體積膨脹，膨脹率約有 3%5%。移動(dòng)時(shí)相鄰原子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其位移不超過(guò)一個(gè)原子間距，這一過(guò)程稱(chēng)為“切變”，在切變過(guò)程中新相與母相兩種晶格間始終保持嚴(yán)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(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 和晶向相互平行，這種關(guān)系稱(chēng)“共格”，新相長(zhǎng)大時(shí)，原子只 做有規(guī)則移動(dòng)，但不改變界面共格關(guān)系。納米材料的基本物理化學(xué)特性包括： 電學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性能、化學(xué)活性、力學(xué)性能、光學(xué)特性以及磁學(xué)性質(zhì)等。低溫時(shí)為單斜晶系，高溫時(shí)為四方 晶型。同時(shí)， ZrO2 陶瓷還具有良好的成型性，既可以通過(guò)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(jī)械性能在齒科修復(fù)方面有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，尤其是氧化鎂 (MgO)部分穩(wěn)定 ZrO2 陶瓷(MgPSZ)，因?yàn)槟馨l(fā)生相變?cè)鲰g而使材料有極 好的韌性，三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性可分畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 別達(dá) 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)：?jiǎn)涡?、四方、立方晶相。耐熱陶瓷、隔熱陶瓷、?dǎo)熱陶瓷是陶瓷在熱學(xué)方面的主要應(yīng)用。按其特性和用途可分為兩大類(lèi)：結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。超聲波 。因此能夠以高強(qiáng)度陶瓷材料取代底層金屬冠，以達(dá)到最佳美學(xué)效果 和生物相容性的全瓷修復(fù)已成為近年的研究熱點(diǎn)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(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) /計(jì)算機(jī)輔助制作（ CAD/CAM）技術(shù)相結(jié)合研制出可機(jī)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(jìn)了全瓷修復(fù)體在臨床的應(yīng)用。precipitation。氧化物陶瓷最突出優(yōu)點(diǎn)是不存在氧化問(wèn)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(fù)。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(rèn)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(guò)程中存在的應(yīng)力域值有關(guān)。 Berit研究了氧化鋯相變?cè)鲰g陶瓷用于牙科嵌體、冠橋的化學(xué)穩(wěn)定性和低溫老化性能，認(rèn)為 ZrO2 相變?cè)鲰g陶瓷比其它牙科陶瓷有更好的力學(xué)性能，化學(xué)穩(wěn)定性也能夠滿(mǎn)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(xué)組成對(duì)牙科陶瓷力學(xué)性能的影響，同樣認(rèn)為 ZrO2 陶瓷作為牙科陶瓷力學(xué)性能 更佳；國(guó)內(nèi)學(xué)者也對(duì)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(yùn)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(jí) ?? 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(qiáng)度的關(guān)系，以期利用先進(jìn)的納米材料技術(shù)獲得性能更為優(yōu)良的修復(fù)體。有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性、高溫導(dǎo)電性和較高的高溫強(qiáng)度和韌性，具有良好的機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)。陶瓷材料具有硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐磨的優(yōu)點(diǎn)，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(xué)家們努力要解決的問(wèn)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(xué)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(chēng)為部分穩(wěn)定氧化鋯或半穩(wěn)定氧化鋯（ PZS）。這樣對(duì)材料就進(jìn)行了增韌。 m 2/1 ） （ MPa當(dāng)裂紋擴(kuò)展到陶瓷 /金屬界面時(shí)，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(guò)粒子，而形成被拉長(zhǎng)的金屬顆粒橋聯(lián)。但共沉淀過(guò)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(shí)結(jié)塊嚴(yán)重，需粉碎處理，易造成二次污染。每一類(lèi)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(wú)水乙醇中，配成 M 乙醇溶液，過(guò)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(dāng)過(guò)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(jìn)行，強(qiáng)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(guò)濾，并用無(wú)水乙醇 反復(fù)洗滌三次，去凈陰離子； （ 5）將濾餅放入烘箱中 100℃ 烘干 10 小時(shí)，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(shí)，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(qiáng)度為 495MPa,斷裂韌性為 5MPa 維氏硬度 993 829 （ Mpa） 177。m 1/2，可以滿(mǎn)足口腔修復(fù)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(xué)性能最佳，添加納米粉超過(guò) 30%時(shí)，力學(xué)性能反而 明顯低于對(duì)照組。 177。試樣制成尺寸為 5 mm mm24 mm 的矩形標(biāo)準(zhǔn)試件，每組六個(gè)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 19 本次實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度和韌性都比外來(lái)第二相增韌的同種材料高，利用這一點(diǎn)，可以進(jìn)一步提高材 料的各種力學(xué)性能。在納米陶瓷中，由于納米顆粒尺寸很小，納米顆粒對(duì)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(jī)理如下圖 21 圖 21 微裂紋增韌機(jī)制示意圖 b 應(yīng)力引發(fā)相轉(zhuǎn)變機(jī)理 氧化鋯冷卻通過(guò)相轉(zhuǎn)變區(qū)時(shí)，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(diǎn)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(xué)，是指原子無(wú)擴(kuò)散點(diǎn)陣相變 ，也就是說(shuō)這種相變是無(wú)擴(kuò)散性的，其相變僅僅是點(diǎn)陣 的改組而沒(méi)有化學(xué)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(jìn)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(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所有納米材料具有三個(gè)共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(qiáng)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(kāi)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(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 1． 納米氧化鋯的簡(jiǎn)介 英文名： Zirconia Nanopowder 納