Paagutamise mõju tsirkooniumkeraamika omadustele
Tsirkooniumil kui keraamilisel materjalil on kõrge tugevus, kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, happe- ja leeliskindlus, kõrge temperatuuritaluvus ja muud suurepärased omadused. Lisaks laialdasele kasutamisele tööstuses on tsirkooniumkeraamikast viimastel aastatel hambaproteesitööstuse jõulise arenguga saanud kõige potentsiaalsem hambaproteesimaterjal ning see on äratanud paljude teadlaste tähelepanu.
Tsirkooniumkeraamika jõudlust mõjutavad paljud tegurid, täna räägime paagutamise mõjust tsirkooniumkeraamika mõnele omadusele.
Paagutamismeetod
Traditsiooniline paagutamismeetod on keha kuumutamine soojuskiirguse, soojusjuhtivuse ja soojuskonvektsiooni abil, nii et soojus liigub tsirkooniumoksiidi pinnalt sisemusse, kuid tsirkooniumoksiidi soojusjuhtivus on halvem kui alumiiniumoksiidil ja muudel keraamilistel materjalidel. Termilise pinge põhjustatud pragunemise vältimiseks on traditsiooniline kuumutamiskiirus aeglane ja aeg pikk, mis muudab tsirkooniumoksiidi tootmistsükli pikaks ja tootmiskulud kõrgeks. Viimastel aastatel on tsirkooniumoksiidi töötlemistehnoloogia täiustamine, töötlemisaja lühendamine, tootmiskulude vähendamine ja kõrgjõudlusega hambaravi tsirkooniumoksiidi keraamiliste materjalide pakkumine muutunud uurimistöö keskpunktiks ning mikrolaineahjus paagutamine on kahtlemata paljutõotav paagutamismeetod.
On leitud, et mikrolaineahjus ja atmosfäärirõhul paagutamisel ei ole poolläbilaskvuse ja kulumiskindluse mõjul olulist erinevust. Põhjus on selles, et mikrolaineahjus paagutamisel saadud tsirkooniumoksiidi tihedus on sarnane tavapärase paagutamise tihedusega ja mõlemad on tihedad paagutamised, kuid mikrolaineahjus paagutamise eelised on madal paagutamistemperatuur, kiire kiirus ja lühike paagutamisaeg. Atmosfäärirõhul paagutamise temperatuuri tõusukiirus on aga aeglane, paagutamisaeg on pikem ja kogu paagutamisaeg on umbes 6–11 tundi. Võrreldes tavalise rõhul paagutamisega on mikrolaineahjus paagutamine uus paagutamismeetod, millel on lühikese paagutamisaja, kõrge efektiivsuse ja energiasäästu eelised ning mis võivad parandada keraamika mikrostruktuuri.
Mõned teadlased usuvad ka, et tsirkooniumoksiid suudab pärast mikrolaineahjus paagutamist säilitada metastabiilsema tekvarteti faasi, mis võib olla tingitud asjaolust, et mikrolaineahjus kiire kuumutamisega saavutatakse materjali kiire tihendamine madalamal temperatuuril. Terasuurus on väiksem ja ühtlasem kui normaalrõhul paagutamisel, mis on madalam kui t-ZrO2 kriitilise faasimuundumise suurus. See soodustab toatemperatuuril võimalikult suures ulatuses metastabiilse oleku säilitamist, parandades keraamiliste materjalide tugevust ja sitkust.
Topeltpaagutamise protsess
Kompaktset paagutatud tsirkooniumkeraamikat saab selle kõrge kõvaduse ja tugevuse tõttu töödelda ainult smirgellõikeriistadega ning töötlemiskulud on suured ja aeg pikk. Eeltoodud probleemide lahendamiseks kasutatakse tsirkooniumkeraamikat mõnikord kahekordse paagutamisprotsessi abil: pärast keraamilise keha moodustamist ja esialgset paagutamist töödeldakse seda CAD/CAM-võimendusmeetodil soovitud kuju saavutamiseks ja seejärel paagutatakse lõpliku paagutustemperatuurini, et muuta materjal täiesti tihedaks.
On leitud, et kaks paagutamisprotsessi muudavad tsirkooniumkeraamika paagutamise kineetikat ning avaldavad teatud mõju tsirkooniumkeraamika paagutamise tihedusele, mehaanilistele omadustele ja mikrostruktuurile. Ühekordselt tihendatud paagutatud töödeldava tsirkooniumkeraamika mehaanilised omadused on paremad kui kaks korda paagutatud tsirkooniumkeraamikal. Ühekordselt kompakteeritud paagutatud töödeldava tsirkooniumkeraamika kahesuunaline paindetugevus ja purunemiskindlus on kõrgemad kui kaks korda paagutatud tsirkooniumkeraamikal. Primaarselt paagutatud tsirkooniumkeraamika purunemisviis on transgranulaarne/intergranulaarne ning pragude tekkimine on suhteliselt sirge. Kahekordselt paagutatud tsirkooniumkeraamika purunemisviis on peamiselt intergranulaarne murdumine ning pragude suund on looklevam. Komposiitmurdeviisi omadused on paremad kui lihtsal intergranulaarsel murdumisviisil.
Paagutav vaakum
Tsirkooniumoksiidi paagutamine vaakumkeskkonnas toimub, paagutamise käigus tekib suur hulk mulle ja vaakumkeskkonnas on mullid portselankeha sulanud olekust kergesti eemaldatavad, parandades tsirkooniumoksiidi tihedust, suurendades seeläbi tsirkooniumoksiidi poolläbilaskvust ja mehaanilisi omadusi.
Küttekiirus
Tsirkooniumoksiidi paagutamisprotsessis tuleks hea jõudluse ja oodatavate tulemuste saavutamiseks kasutada madalamat kuumutamiskiirust. Kõrge kuumutamiskiirus muudab tsirkooniumoksiidi sisetemperatuuri lõpliku paagutamistemperatuuri saavutamisel ebaühtlaseks, mis viib pragude ja pooride moodustumiseni. Tulemused näitavad, et kuumutamiskiiruse suurenemisega lüheneb tsirkooniumoksiidi kristalliseerumisaeg, kristallidevaheline gaas ei saa enam väljuda ja tsirkooniumoksiidi kristallide poorsus suureneb veidi. Kuumutamiskiiruse suurenemisega hakkab tsirkooniumoksiidi tetragonaalses faasis tekkima väike kogus monokliinset kristallifaasi, mis mõjutab mehaanilisi omadusi. Samal ajal polariseeruvad kuumutamiskiiruse suurenemisega terad, st suuremate ja väiksemate terade kooseksisteerimine on lihtsam. Madalam kuumutamiskiirus soodustab ühtlasemate terade moodustumist, mis suurendab tsirkooniumoksiidi poolläbilaskvust.
Postituse aeg: 24. juuli 2023