口腔医学用氧化锆陶瓷复合材料的制备及力学性能

金慧; 陈晖

doi:10.12307/2025.900

摘要：背景:3%(摩尔百分比)氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷在实际应用中易导致对颌牙的过度磨耗,进而增加牙本质暴露的风险,引发牙齿酸痛、牙髓感染等问题,因此,进一步提升3%氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷摩擦磨损性能成为当前口腔医学修复材料研究的热点之一. 目的:探究钛酸钡掺杂比例对3%氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷微观结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响. 方法:以3%氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷为主体,通过高温烧结法制备钛酸钡掺杂的3%氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷材料,其中钛酸钡掺杂量分别为陶瓷粉体质量的0%,2%,4%,6%.检测4组材料的晶格结构、力学性能、微观形貌、耐磨性能. 结果与结论:①X射线衍射结果显示,随着钛酸钡掺杂量的增多,复合陶瓷中单斜相氧化锆和钛酸钡的物相占比不断增大,四方相氧化锆的占比不断减小.②扫描电镜观察结果显示,单纯的3%氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷表面存在大量气孔,并且表面致密度较低;4%,6%钛酸钡掺杂陶瓷表面的气孔数量减少、表面致密度提高.③随着钛酸钡掺杂量的增加,陶瓷的密度持续降低,孔隙率先降低后升高,其中6%钛酸钡掺杂陶瓷的密度最低,4%钛酸钡掺杂陶瓷的孔隙率最低;随着钛酸钡掺杂量的增加,陶瓷的维氏硬度与断裂韧性持续降低,弹性模量先升高后降低,其中4%钛酸钡掺杂陶瓷的弹性模量最大.④利用直径10 µm的金刚石进行划痕实验,结果显示:随着钛酸钡掺杂量的增加,陶瓷的摩擦系数和划痕深度均呈先降低后升高的趋势,其中4%钛酸钡掺杂陶瓷的摩擦系数与划痕深度最低;扫描电镜观察结果显示,4组陶瓷试样划痕两侧出现了不同程度的破碎,其中单纯氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷的划痕边缘破碎最为严重,4%钛酸钡掺杂陶瓷的划痕边缘破碎最轻.⑤结果表明,4%钛酸钡掺杂氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷复合材料具有高的耐磨性和强度,可保持长期稳定性.