论文部分内容阅读
LaPO4/ZrO2复合陶瓷既具有高熔点和良好的抗氧化性,又具有良好的生物相容性;这种复合陶瓷界面结合较弱,便于加工时裂纹沿弱界面形成和连接,可以用传统的金属加工方法对其进行加工,突破了陶瓷在加工性能上的限制。这使得材料在工程和生物医学领域具有更加广阔的应用前景。
本文以La(NO3)3、H3PO4等为原料,采用化学沉淀法制备了LaPO4粉体。XRD、TEM和维氏硬度测试等研究表明:煅烧温度超过750℃时,磷酸镧由六方晶系转变为单斜晶系,平均晶粒尺寸约为20nm。经等静压成型,1550℃烧结获得易加工的LaPO4陶瓷,其维氏硬度为5.0 GPa、钻削速率0.6mm/s。SEM研究表明:LaPO4陶瓷的层片状结构是材料易加工的主要原因。
通过球磨混合、等静压成型、无压烧结制备了不同LaPO4含量的LaPO4/Y-ZrO2复合陶瓷。电子万能试验机、钻削实验等研究表明:LaPO4/Y-ZrO2复合陶瓷的力学性能随着LaPO4含量增加而下降,但钻削速率随之逐渐提高。LaPO4含量为30%的复合陶瓷既可满足加工的需要,又体现出良好的综合力学性能,维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别达到8.16 GPa、337.98 MPa和7.2MPa·m1/2。
重点研究了磷酸镧含量与添加稳定剂对复合陶瓷相变行为的影响。XRD研究表明:LaPO4的加入,促进ZrO2晶粒长大和相变发生;随LaPO4含量增加,可相变的四方相ZrO2减少,单斜相ZrO2增加。稳定剂Y2O3改变LaPO4/Y-ZrO2复合陶瓷材料中四方相氧化锆相变的进程,在LaPO4含量小于30%的材料中,添加稳定剂促使四方相向立方相转变,材料中四方相氧化锆量减少,材料的力学性能恶化:在LaPO4含量大于30%的材料中,Y2O3稳定剂阻止四方相氧化锆向单斜相氧化锆转变,材料中四方相氧化锆量增多,明显改善材料力学性能。相关工作未见系统报道。
研究了复合陶瓷的微观结构,SEM等研究表明:LaPO4晶粒所具有的层片状断裂性能、强弱界面处裂纹的不连续扩展性及微裂纹扩展出现连通是LaPO4/Y-ZrO2复合陶瓷具有良好的可加工性的主要原因。
牙科计算机辅助设计和加工(CAD/CAM)切削机研究表明:LaPO4/Y-ZrO2复合陶瓷与临床Vita Mark Ⅱ瓷块相比具有较好可切削性和韧性,能满足牙科嵌体、贴面制作和全冠修复体的要求。