牙科氧化鋯陶瓷疲勞性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氧化鋯陶瓷具有優(yōu)異的生物相容性、良好的美學(xué)特性及力學(xué)性能,目前已廣泛應(yīng)用于口腔修復(fù)領(lǐng)域。但其陶瓷的固有脆性,使氧化鋯陶瓷修復(fù)體在口腔潮濕環(huán)境下,受到長期咀嚼力作用后,可能會(huì)出現(xiàn)失效斷裂的情況,這種情況一般被認(rèn)為是材料受到應(yīng)力誘導(dǎo)產(chǎn)生的疲勞行為所導(dǎo)致。國內(nèi)外學(xué)者對于氧化鋯陶瓷材料,大多關(guān)注于材料的研發(fā)及新的涂層技術(shù),使材料的性能和加工工藝在近年來得到了很大的提升,但關(guān)于氧化鋯陶瓷材料疲勞的研究尚處于起步階段。對于口腔應(yīng)用的氧化鋯陶瓷材料來

2、說,疲勞問題不容忽視,但目前研究對于疲勞的機(jī)制機(jī)理尚未達(dá)成定論,對于疲勞試驗(yàn)的方法、疲勞的分析方法選用的不同,最終結(jié)果差異很大。因此設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)對牙科氧化鋯陶瓷的疲勞性能進(jìn)行相關(guān)研究。
　　研究目的:對現(xiàn)有品牌(Wieland及Aidite,簡稱WL及AT)的牙科氧化鋯陶瓷進(jìn)行疲勞性能的研究,通過實(shí)驗(yàn)及理論分析方法的有機(jī)結(jié)合,對氧化鋯陶瓷的疲勞壽命進(jìn)行分析及預(yù)測,以期用一種簡便易行的方法得出氧化鋯陶瓷的疲勞壽命,對臨床醫(yī)生選擇和設(shè)計(jì)

3、氧化鋯陶瓷修復(fù)體提供指導(dǎo)作用。
　　研究方法:
　　1)通過動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)測試不同加載速率下兩種氧化鋯陶瓷的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度并進(jìn)行分析,計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力腐蝕指數(shù)n及常數(shù)B的值。
　　2)通過裂紋擴(kuò)展理論,利用已求得的應(yīng)力腐蝕指數(shù)n和常數(shù)B的值,預(yù)測不同應(yīng)力作用下兩種氧化鋯陶瓷的靜態(tài)疲勞壽命及循環(huán)疲勞壽命,繪制應(yīng)力-壽命圖。
　　3)利用赫茲接觸法在循環(huán)試驗(yàn)機(jī)上對兩種氧化鋯陶瓷進(jìn)行不同循環(huán)次數(shù)加載,并對加載后的試件進(jìn)行彎曲

4、強(qiáng)度測試,對測試結(jié)果進(jìn)行比較及Weibull分析。
　　4)利用剩余強(qiáng)度理論,對兩種氧化鋯陶瓷循環(huán)疲勞的強(qiáng)度下降規(guī)律進(jìn)行分析,結(jié)合之前所推導(dǎo)出理論壽命,修正理論分析結(jié)果。
　　研究結(jié)果:
　　1)在0.005mm/min、0.05mm/min、0.5mm/min三種加載速度下,WL陶瓷三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度分別為(861.50±76.50)MPa、(889.38±121.22)MPa、(915.33±97.83)MPa,AT陶瓷

5、三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度分別為(590.63±121.75)MPa、(610.50±210.14)MPa、(622.76±82.66)MPa,WL的彎曲強(qiáng)度高于AT(P<0.05)。隨加載速率的降低,WL和AT陶瓷都表現(xiàn)出了抗動(dòng)態(tài)疲勞的特性,強(qiáng)度未見明顯變化(P>0.05),僅平均強(qiáng)度略有下降。測得WL的應(yīng)力腐蝕指數(shù)n=76.58,AT的應(yīng)力腐蝕指數(shù)n=52.76。
　　2)壽命預(yù)測表明,隨應(yīng)力的增加,WL和AT陶瓷的壽命均呈單調(diào)遞減趨勢。相

6、同應(yīng)力作用下WL陶瓷的靜態(tài)疲勞壽命及循環(huán)疲勞壽命均高于AT陶瓷。
　　3)循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)表明,WL和AT陶瓷的剩余強(qiáng)度會(huì)隨循環(huán)次數(shù)的增加而相應(yīng)的下降,其中WL陶瓷表現(xiàn)出了更好的抗循環(huán)疲勞特性,強(qiáng)度未見明顯下降(P>0.05),AT陶瓷經(jīng)105循環(huán)后比較未循環(huán)時(shí)和103次循環(huán)時(shí)強(qiáng)度下降明顯(P<0.05)。兩種陶瓷的Weibull模數(shù)隨循環(huán)次數(shù)的增加均呈先上升后下降趨勢,而特征強(qiáng)度呈整體下降趨勢。
　　4)WL及AT兩種陶瓷的剩