einführung in die eigenschaften von dental-zirkonoxidkeramik

mit der kontinuierlichen weiterentwicklung der zahnrestaurationstechnologie hat die anzahl der arten von zahnrestaurationsmaterialien nach und nach zugenommen. aufgrund ihrer guten mechanischen eigenschaften, biokompatibilität und strukturellen stabilität werden keramiken in verschiedenen bereichen der dentalrestaurationsmaterialien häufig eingesetzt. dentale vollkeramikmaterialien sind je nach keramikart heißgussporzellan, glaskeramik und zirkonoxidkeramik. heißgegossenes porzellan und glaskeramik weisen eine relativ geringe festigkeit auf. im gegensatz dazu weisen zirkonoxidkeramiken aufgrund der zähigkeit der monoklinen und tetragonalen phasen höhere mechanische eigenschaften auf und eignen sich besser für den einsatz als dentalmaterialien. darüber hinaus bietet zirkonoxid mehrere vorteile: strukturelle stabilität, keine reaktivität im mundmilieu, gute biokompatibilität und relativ hohe lichtdurchlässigkeit. daher bestehen mehr als 95 prozent der vollkeramischen kronen und brücken aus zirkonkeramik.

i. grundlegende eigenschaften von zirkonoxidkeramik

hochreines zirkonoxidpulver ist weiß, zirkonoxidkeramik ist kreidig. relative molekularmasse 123,223 g/mol, dichte 5,85 g/cm3, schmelzpunkt 2715℃. zirkonoxid hat drei kristallstrukturen: monokline phase, tetragonale phase und kubische phase. diese drei kristallstrukturen weisen bei unterschiedlichen schmelzpunkten unterschiedliche morphologien auf und wandeln sich unter bestimmten temperaturbedingungen um. die temperatur, bei der sich die monokline und die tetragonale phase ineinander umwandeln, liegt bei etwa 1150 °c und die temperatur, bei der sich die tetragonale und die kubische phase ineinander umwandeln, bei etwa 2370 °c. während der umwandlung von zirkonoxid in der tetragonalen phase in zirkonoxid in der monoklinen phase findet eine martensitische phasenumwandlung statt, die mit einer volumenausdehnung einhergeht.

ii. härten von zirkonoxidkeramik

im vergleich zu metallen ist die bruchzähigkeit keramischer werkstoffe in der regel um 1 bis 2 größenordnungen geringer. zirkonoxidkeramik kann auf unterschiedliche weise gehärtet werden, um ihre bruchzähigkeit zu verbessern. die wichtigsten härtungsmechanismen sind: spannungsinduzierte phasenübergangshärtung, mikroriss-härtung, mikroriss-biegung, bifurkations- und brückenhärtung, whisker-härtung, diffuse härtung, feinkristallstärkung, faserhärtung usw. in der praxis ist die zähigkeit von zirkonoxidkeramikmaterialien häufig eine vielzahl von zähigkeitsverbesserungsmechanismen, die häufig ein häufiges ergebnis der wirkung von sind. die derzeit am häufigsten verwendeten methoden zur labormessung der bruchzähigkeit von zirkonoxidkeramik sind: die einseitige schnittstrahlmethode und die einkerbungsmethode.

die erforschung der zähigkeit von zirkonoxidkeramik begann bereits in den 1950er jahren. nach der entdeckung des phasenübergangsphänomens im jahr 1975 glauben einige forscher, dass die spannungsinduzierte phasenübergangshärtung von zirkonoxidkeramik auf die äußere spannungswirkung des risses, der rissspitze, zurückzuführen ist die spannung kann durch den martensitischen phasenübergang t → m induziert werden. die durch die phasenübergangskörner erzeugte volumenausdehnung hemmt die rissausdehnung und verbessert dadurch die zähigkeit des materials. in der anfangsphase des phasenübergangs führt jedoch die im 120°-winkel der rissspitze vorhandene ausdehnungsverformung zu einer abnahme der zähigkeit von zirkonoxid, woraufhin die volumenausdehnung die rissausdehnung hemmt, so dass die zähigkeit sinkt schnell verbessert, und die bruchzähigkeit wächst langsam, wenn sich der riss auf 5 bis 10 stunden ausdehnt.

iii. die niedertemperaturoxidation von zirkonoxidkeramik

in der feuchten umgebung mit niedriger temperatur durchläuft zirkonoxid eine phasenübergangsalterung, bei der es sich im wesentlichen um einen martensitischen phasenübergang handelt: eine nicht thermodynamische, nicht diffusive kristallstrukturänderung. die alterung bei niedriger temperatur erfolgt zunächst an der oberfläche des materials. der phasenübergang geht mit einer volumenausdehnung einher, sodass auf der oberfläche des materials unebenheiten und mikrorisse entstehen und die ästhetischen eigenschaften beeinträchtigt werden. anschließend dringen wassermoleküle entlang der mikrorisse in das innere des substrats ein, was durch den phasenübergang des materials im inneren des zirkonoxids verursacht wird, was zur entstehung von makrorissen und letztendlich zu einer verschlechterung der mechanischen eigenschaften und sogar zu plötzlichen rissen führt versagen. nach einer vielzahl experimenteller studien umfassen die merkmale des niedertemperaturalterungsprozesses hauptsächlich vier punkte:

1) die alterung bei niedriger temperatur ist ein autokatalytischer prozess ohne wärmeleitfähigkeit, und die alterung beim tm-phasenübergang erfolgt über einen nukleations-wachstums-mechanismus (ng) der m-phase.
2) änderungen der alterungsbedingungen (temperatur, zeit, wasser oder wasserdampf) beschleunigen das alterungsverhalten von zirkonoxid;
3) alterung führt zu einem anstieg des m-phasen-gehalts des materials, einer abnahme der zähigkeit und einer verschlechterung der ästhetischen eigenschaften;

4) stabilisatorgehalt und korngröße wirken sich direkt auf die beständigkeit von zirkonoxid gegenüber alterung bei niedrigen temperaturen aus.

klicken sie hier, um mehr zu erfahren: /materialien/zirkonoxidblock/