牙科氧化锆陶瓷性能简介

随着牙科修复技术的不断发展，牙科修复材料的种类逐渐增多。陶瓷因其良好的力学性能、生物相容性和结构稳定性而被广泛应用于牙科修复材料的各个领域。 根据陶瓷种类的不同，牙科全瓷材料有热压铸瓷、玻璃陶瓷和氧化锆陶瓷。 热压铸瓷和玻璃陶瓷的强度相对较低。相比之下，氧化锆陶瓷由于单斜相和四方相的增韧作用而具有更高的机械性能，更适合用作牙科材料。此外，氧化锆还有几个优点：结构稳定、在口腔环境中不发生反应、良好的生物相容性和相对较高的透光率。因此，95%以上的全瓷冠、全瓷桥均采用氧化锆陶瓷制成。

一、氧化锆陶瓷的基本性能

高纯氧化锆粉体呈白色，氧化锆陶瓷呈白垩色。相对分子质量123.223g/mol，密度5.85g/cm3，熔点2715℃。氧化锆具有单斜相、四方相和立方相三种晶体结构。这三种晶体结构在不同的熔点下具有不同的形貌，并在一定的温度条件下发生转变。单斜相和四方相相互转变的温度约为1150℃，四方相和立方相相互转变的温度约为2370℃。在四方相氧化锆向单斜相氧化锆转变的过程中，发生马氏体相变，并伴随着体积膨胀。

二.氧化锆陶瓷的增韧

与金属相比，陶瓷材料的断裂韧性通常要低1至2个数量级。氧化锆陶瓷可以采用不同的增韧方式来提高其断裂韧性，主要增韧机制有：应力诱导相变增韧、微裂纹增韧、微裂纹弯曲、分叉桥联增韧、晶须增韧、扩散增韧、细晶强化、纤维增韧等，在实际应用中，氧化锆陶瓷材料的韧性往往是多种增韧机理共同作用的结果。目前，实验室测量氧化锆陶瓷断裂韧性最广泛使用的方法是：单边切口束法和压痕法。

氧化锆陶瓷韧性的研究早在20世纪50年代就开始了，1975年随着相变现象的发现，有研究者认为氧化锆陶瓷的应力诱导相变增韧是由于外应力作用产生的裂纹，裂纹尖端应力可由t→m马氏体相变诱发，相变晶粒产生的体积膨胀会抑制裂纹扩展，从而提高材料的韧性。但在相变初期，裂纹尖端120°角范围内存在的膨胀变形会导致氧化锆的韧性下降，之后体积膨胀又会抑制裂纹的扩展，从而使氧化锆的韧性下降。裂纹扩展至5~10h后断裂韧性增长缓慢。

三、氧化锆陶瓷的低温氧化

在低温潮湿环境下，氧化锆经历的tm相变时效本质上是马氏体相变：一种非热力学、非扩散的晶体结构变化。低温老化首先在材料表面发生tm相变，相变伴随着体积膨胀使材料表面产生凹凸和微裂纹，美观性能下降；随后，水分子沿着微裂纹渗透到基体内部，引起材料内部的氧化锆tm相变，导致宏观裂纹的产生，最终导致力学性能下降，甚至引起突然的断裂。失败。经过大量实验研究，低温老化工艺的特点主要包括四点：

4）稳定剂含量和晶粒尺寸直接影响氧化锆的耐低温老化性能。

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