不同烧结条件对氧化铝掺杂氧化锆性能的影响

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目的:探讨齿科氧化锆制备流程,同时研究两种终烧结方法对0.25 wt%AL2O3掺杂3Y-TZP氧化锆密度、气孔率、硬度、挠曲强度、表面形貌与晶相结构等性能的影响。方法:预实验采用常规无压烧结方法制备符合齿科氧化锆机械性能要求的试件。三次重复预实验,常规终烧结制备的试件均能符合国家相关标准,记录预实验过程相关参数,正式实验时使用。使用预实验相关参数制备预烧结试件,唯独改变终烧结方法,比较不同烧结方法对试件相关性能的影响。具体操作流程如下。首先,使用球磨机充分混合0.25wt%AL2O3粉体与3Y-TZP粉体。然后将粉体干压、冷等静压成长条状与圆片状。随后将试件在真空热压烧结炉中进行预烧结,以3℃/min恒温加热至800℃保温2 h,随炉冷却,制成预烧结锆块。将预烧结锆块随机分为椅旁快速烧结(SS组)与常规无压烧结(CS组)两组,采用两种不同的烧结程序对两组试件进行二次烧结。试件需要符合相关标准,排除不符合相关标准试件,损耗试件重新进行补充。确保两种不同终烧结方法每组各制备15个符合质量控制标准的试件。对两组试件进行相关性能检测如下。1.阿基米德排水法测量两组试件的密度与显气孔率。2.使用数字显微硬度计测量两组试件的表面硬度,每组各5个。3.运用三点弯曲试验检测两组试件对挠曲强度值,每组试件各3个。4.使用X线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)检测每组一个典型试件的晶相组成结构与对两组试件的表面形貌进行表征。比较两种二次烧结程序对试件密度、气孔率、硬度、挠曲强度、表面形貌与晶相结构等相关结果的影响。结果:使用本研究的实验参数能够制备出满足齿科氧化锆要求机械性能的试件。两种不同烧结程序制备试件性能比较结果如下。1.两组试件制备的晶相结构组成均符合齿科氧化锆要求标准,且两者的晶相结构组成相似(p<0.05)。2.与常规无压烧结(CS)组相比,在椅旁快速烧结(SS)条件下制备的试件密度相差不大,结果不具有统计学意义。3.SS组表面硬度略高,结果具有统计学意义(p<0.05)。4.SS组显气孔率高于CS组,挠曲强度略低于CS组(p<0.05)。5.试件表面形貌表征可见SS组制备的样品晶粒更细小,更为致密,但相比CS组晶粒排列不够均匀,且可见气孔。6.两种烧结方法制备的试件断裂面均为穿晶断裂与沿晶断裂复合型。结论:本研究所运用的氧化锆制备流程能够制备出符合齿科要求机械性能的试件。快速烧结系统对掺杂0.25 wt%AL2O3的3Y-TZP的机械性能影响不大,且材料的各项机械性能均能满足临床要求。
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