Уплыў спякання на ўласцівасці цырконіевай керамікі
Як керамічны матэрыял, цырконій валодае высокай трываласцю, высокай цвёрдасцю, добрай зносаўстойлівасцю, устойлівасцю да кіслот і шчолачаў, высокай тэмпературнай устойлівасцю і іншымі выдатнымі ўласцівасцямі. Акрамя шырокага выкарыстання ў прамысловасці, з актыўным развіццём пратэзнай прамысловасці ў апошнія гады, цырконіевая кераміка стала найбольш перспектыўным матэрыялам для пратэзаў і прыцягнула ўвагу многіх даследчыкаў.
На прадукцыйнасць цырконіевай керамікі ўплывае мноства фактараў, сёння мы пагаворым пра ўплыў спякання на некаторыя ўласцівасці цырконіевай керамікі.
Метад спякання
Традыцыйны метад спякання заключаецца ў награванні цела праз цеплавое выпраменьванне, цеплаправоднасць і цеплавую канвекцыю, так што цяпло перадаецца ад паверхні цырконія ўнутр, але цеплаправоднасць цырконія горшая, чым у аксіду алюмінію і іншых керамічных матэрыялаў. Каб прадухіліць расколіны, выкліканыя цеплавым напружаннем, традыцыйная хуткасць нагрэву павольная, а час працяглы, што робіць вытворчы цыкл цырконія доўгім, а сабекошт вытворчасці высокім. У апошнія гады ўдасканаленне тэхналогіі апрацоўкі цырконія, скарачэнне часу апрацоўкі, зніжэнне сабекошту вытворчасці і забеспячэнне высокапрадукцыйных стаматалагічных керамічных матэрыялаў з цырконія сталі цэнтрам даследаванняў, і мікрахвалевае спяканне, несумненна, з'яўляецца перспектыўным метадам спякання.
Высветлілася, што мікрахвалевае спяканне і спяканне пры атмасферным ціску не маюць істотнай розніцы ва ўплыве напаўпранікальнасць і зносаўстойлівасць. Прычына ў тым, што шчыльнасць цырконія, атрыманага шляхам мікрахвалевага спякання, падобная да шчыльнасці звычайнага спякання, і абодва метады з'яўляюцца шчыльным спяканнем, але перавагамі мікрахвалевага спякання з'яўляюцца нізкая тэмпература спякання, высокая хуткасць і кароткі час спякання. Аднак хуткасць павышэння тэмпературы пры спяканні пры атмасферным ціску павольная, час спякання даўжэйшы, а агульны час спякання складае прыблізна 6-11 гадзін. У параўнанні са спяканнем пры звычайным ціску, мікрахвалевае спяканне - гэта новы метад спякання, які мае перавагі кароткага часу спякання, высокай эфектыўнасці і эканоміі энергіі, а таксама можа палепшыць мікраструктуру керамікі.
Некаторыя навукоўцы таксама лічаць, што цырконій пасля мікрахвалевага спякання можа падтрымліваць больш метастабільную тэквартэтную фазу, магчыма, таму, што хуткае мікрахвалевае награванне дазваляе дасягнуць хуткага ўшчыльнення матэрыялу пры больш нізкай тэмпературы, памер зерня меншы і больш аднастайны, чым пры спяканні пад нармальным ціскам, ніжэйшы за крытычны памер фазавага пераходу t-ZrO2, што спрыяе падтрыманню максімальна магчымай колькасці ў метастабільным стане пры пакаёвай тэмпературы, паляпшаючы трываласць і ўдарную глейкасць керамічных матэрыялаў.
Працэс падвойнага спякання
Кампактную спечаную цырконіевую кераміку можна апрацоўваць толькі наждачнымі інструментамі з-за высокай цвёрдасці і трываласці, а кошт апрацоўкі высокі, а час працяглы. Каб вырашыць вышэйзгаданыя праблемы, часам цырконіевую кераміку спякаюць двойчы: пасля фарміравання керамічнага цела і пачатковага спякання, яна падвяргаецца CAD/CAM-апрацоўцы да патрэбнай формы, а затым спякаецца да канчатковай тэмпературы спякання, каб зрабіць матэрыял цалкам шчыльным.
Выяўлена, што два працэсы спякання змяняюць кінетыку спякання цырконіевай керамікі і аказваюць пэўны ўплыў на шчыльнасць спякання, механічныя ўласцівасці і мікраструктуру цырконіевай керамікі. Механічныя ўласцівасці апрацоўваемай цырконіевай керамікі, спечанай адзін раз да ўшчыльнення, лепшыя, чым у спечанай двойчы. Двухвосевая трываласць на выгіб і глейкасць разрушэння апрацоўваемай цырконіевай керамікі, спечанай адзін раз да ўшчыльнення, вышэйшыя, чым у спечанай двойчы. Рэжым разрушэння першаснага спечанага цырконіевага керамічнага матэрыялу - транскрышталітны/міжкрышталітны, а траекторыя расколіны адносна прамая. Рэжым разрушэння двойчы спечанага цырконіевага керамічнага матэрыялу - у асноўным міжкрышталітны, а тэндэнцыя расколін больш звілістая. Уласцівасці кампазітнага рэжыму разрушэння лепшыя, чым простага міжкрышталітнага рэжыму разрушэння.
Спяканне ў вакууме
Дыяксід цырконія павінен быць спяканы ў вакуумным асяроддзі, у працэсе спякання будзе ўтварацца вялікая колькасць бурбалак, і ў вакуумным асяроддзі бурбалкі лёгка вылучаюцца з расплаўленага стану фарфоравага цела, паляпшаючы шчыльнасць дыяксіду цырконія, тым самым павялічваючы напаўпранікальнасць і механічныя ўласцівасці дыяксіду цырконія.
Хуткасць нагрэву
У працэсе спякання цырконія, каб атрымаць добрыя характарыстыкі і чаканыя вынікі, неабходна выкарыстоўваць меншую хуткасць нагрэву. Высокая хуткасць нагрэву робіць унутраную тэмпературу цырконія нераўнамернай пры дасягненні канчатковай тэмпературы спякання, што прыводзіць да з'яўлення расколін і ўтварэння пор. Вынікі паказваюць, што з павелічэннем хуткасці нагрэву час крышталізацыі крышталяў цырконія скарачаецца, газ паміж крышталямі не можа выходзіць, і параватасць унутры крышталяў цырконія нязначна павялічваецца. З павелічэннем хуткасці нагрэву ў тэтраганальнай фазе цырконія пачынае існаваць невялікая колькасць монакліннай крышталічнай фазы, што ўплывае на механічныя ўласцівасці. У той жа час, з павелічэннем хуткасці нагрэву, зярняты палярызуюцца, гэта значыць, суіснаванне больш буйных і меншых зярнят становіцца больш лёгкім. Павольная хуткасць нагрэву спрыяе ўтварэнню больш аднастайных зярнят, што павялічвае паўпранікальнасць цырконія.
Час публікацыі: 24 ліпеня 2023 г.