تأثیر تفجوشی بر خواص سرامیکهای زیرکونیا
زیرکونیوم به عنوان نوعی ماده سرامیکی، دارای استحکام بالا، سختی بالا، مقاومت در برابر سایش خوب، مقاومت در برابر اسید و قلیا، مقاومت در برابر دمای بالا و سایر خواص عالی است. علاوه بر کاربرد گسترده در زمینه صنعتی، با توسعه شدید صنعت دندان مصنوعی در سالهای اخیر، سرامیکهای زیرکونیا به پتانسیلترین مواد دندان مصنوعی تبدیل شدهاند و توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کردهاند.
عملکرد سرامیکهای زیرکونیا تحت تأثیر عوامل زیادی قرار خواهد گرفت، امروز در مورد تأثیر پخت بر برخی از خواص سرامیکهای زیرکونیا صحبت میکنیم.
روش پخت
روش سنتی پخت، گرم کردن بدن از طریق تابش گرما، هدایت گرما و همرفت گرما است، به طوری که گرما از سطح زیرکونیا به داخل منتقل میشود، اما رسانایی حرارتی زیرکونیا از آلومینا و سایر مواد سرامیکی بدتر است. به منظور جلوگیری از ترک خوردگی ناشی از تنش حرارتی، سرعت گرمایش سنتی کند و زمان آن طولانی است که باعث میشود چرخه تولید زیرکونیا طولانی و هزینه تولید بالا باشد. در سالهای اخیر، بهبود فناوری پردازش زیرکونیا، کوتاه کردن زمان پردازش، کاهش هزینه تولید و ارائه مواد سرامیکی زیرکونیای دندانی با کارایی بالا، مورد توجه تحقیقات قرار گرفته است و پخت مایکروویو بدون شک یک روش پخت امیدوارکننده است.
مشخص شده است که تفجوشی مایکروویو و تفجوشی فشار اتمسفری تفاوت معنیداری در تأثیر نیمهتراوایی و مقاومت به سایش ندارند. دلیل این امر این است که چگالی زیرکونیای بهدستآمده از تفجوشی مایکروویو مشابه تفجوشی معمولی است و هر دو تفجوشی متراکم هستند، اما مزایای تفجوشی مایکروویو دمای تفجوشی پایین، سرعت بالا و زمان تفجوشی کوتاه است. با این حال، سرعت افزایش دما در تفجوشی فشار اتمسفری کند است، زمان تفجوشی طولانیتر است و کل زمان تفجوشی تقریباً 6 تا 11 ساعت است. در مقایسه با تفجوشی فشار معمولی، تفجوشی مایکروویو یک روش تفجوشی جدید است که مزایای زمان تفجوشی کوتاه، راندمان بالا و صرفهجویی در انرژی را دارد و میتواند ریزساختار سرامیکها را بهبود بخشد.
برخی از محققان همچنین معتقدند که زیرکونیا پس از تفجوشی مایکروویو میتواند فاز کوارتت نیمهپایدارتری را حفظ کند، احتمالاً به این دلیل که گرمایش سریع مایکروویو میتواند به تراکم سریع ماده در دمای پایینتری دست یابد، اندازه دانه کوچکتر و یکنواختتر از تفجوشی فشار معمولی است، که کمتر از اندازه تبدیل فاز بحرانی t-ZrO2 است، که منجر به حفظ هرچه بیشتر حالت نیمهپایدار در دمای اتاق میشود و استحکام و چقرمگی مواد سرامیکی را بهبود میبخشد.
فرآیند پخت دوگانه
سرامیکهای زیرکونیای فشرده تفجوشی شده به دلیل سختی و استحکام بالا، فقط با ابزارهای برش سمباده قابل پردازش هستند و هزینه پردازش بالا و زمان طولانی است. به منظور حل مشکلات فوق، گاهی اوقات سرامیکهای زیرکونیا دو بار فرآیند تفجوشی استفاده میشوند، پس از تشکیل بدنه سرامیکی و تفجوشی اولیه، ماشینکاری تقویت CAD/CAM به شکل مورد نظر انجام میشود و سپس تا دمای نهایی تفجوشی تفجوشی میشوند تا ماده کاملاً متراکم شود.
مشخص شده است که دو فرآیند تفجوشی، سینتیک تفجوشی سرامیکهای زیرکونیا را تغییر میدهد و تأثیرات خاصی بر چگالی تفجوشی، خواص مکانیکی و ریزساختار سرامیکهای زیرکونیا خواهد داشت. خواص مکانیکی سرامیکهای زیرکونیای قابل ماشینکاری که یک بار متراکم شدهاند، بهتر از سرامیکهایی هستند که دو بار تفجوشی شدهاند. استحکام خمشی دو محوره و چقرمگی شکست سرامیکهای زیرکونیای قابل ماشینکاری که یک بار فشرده شدهاند، بالاتر از سرامیکهایی است که دو بار تفجوشی شدهاند. حالت شکست سرامیکهای زیرکونیای اولیه تفجوشی شده، بین دانهای/بین دانهای است و امتداد ترک نسبتاً مستقیم است. حالت شکست سرامیکهای زیرکونیای دو بار تفجوشی شده عمدتاً شکست بین دانهای است و روند ترک پیچ و خمدارتر است. خواص حالت شکست کامپوزیت بهتر از حالت شکست بین دانهای ساده است.
خلاء پخت
زیرکونیا باید در محیط خلاء سینتر شود، در فرآیند سینترینگ تعداد زیادی حباب تولید میشود و در محیط خلاء، حبابها به راحتی از حالت مذاب بدنه چینی تخلیه میشوند، چگالی زیرکونیا را بهبود میبخشند و در نتیجه نیمهتراوا بودن و خواص مکانیکی زیرکونیا را افزایش میدهند.
نرخ گرمایش
در فرآیند پخت زیرکونیا، برای دستیابی به عملکرد خوب و نتایج مورد انتظار، باید نرخ گرمایش پایینتری اتخاذ شود. نرخ گرمایش بالا باعث میشود دمای داخلی زیرکونیا هنگام رسیدن به دمای پخت نهایی ناهموار باشد و منجر به ظهور ترکها و تشکیل منافذ شود. نتایج نشان میدهد که با افزایش نرخ گرمایش، زمان تبلور بلورهای زیرکونیا کوتاه میشود، گاز بین بلورها نمیتواند تخلیه شود و تخلخل داخل بلورهای زیرکونیا کمی افزایش مییابد. با افزایش نرخ گرمایش، مقدار کمی فاز بلوری مونوکلینیک در فاز تتراگونال زیرکونیا شروع به وجود میکند که بر خواص مکانیکی تأثیر میگذارد. در عین حال، با افزایش نرخ گرمایش، دانهها قطبی میشوند، یعنی همزیستی دانههای بزرگتر و کوچکتر آسان است. نرخ گرمایش آهستهتر منجر به تشکیل دانههای یکنواختتر میشود که نیمهتراوایی زیرکونیا را افزایش میدهد.
زمان ارسال: ۲۴ ژوئیه ۲۰۲۳