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α-Si3N4与SP1SiO2熔附比例对复合树脂性能的影响
目的 研究α-Si3N4与SP1SiO2熔附比例对复合树脂性能的影响.方法 将α-Si3N4晶须和SP1SiO2颗粒分别按0:1、1:5、1:2、1:1、2:1、5:1和1:0(Wt％)配比混合,800℃、30 min条件下熔附,环己烷溶液处理后与树脂基质按60 Wt％比例充分混合、聚合及两种市售复合树脂制作挠曲强度试样、断裂韧性试样和硬度测定试样(n=5).测试试样挠曲强度、断裂韧性和硬度,进行试样断面扫描电子显微镜(SEM)形貌分析.结果 α-Si3N4晶须与SP1SiO2颗粒的熔附比例对复合树脂的挠曲强度和断裂韧性影响较大,挠曲强度随熔附比例增大呈现先增加后下降的趋势(均P<0.05),2:1组值高,随后下降.断裂韧性从0:1至2:1组逐渐增大(均P<0.05),2:1组值高,随后的5:1和1:0进入平台期.熔附比例对硬度和脆性影响较小,硬度基本无变化,脆性从0:1至1:1组逐渐降低(均P<0.05),随后进入平台期.断面SEM形貌与力学性能相符.结论 α-Si3N4晶须与SP1SiO2颗粒的佳熔附比例为2:1.
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人工心瓣热解炭断裂韧性有限元分析
利用有限元分析软件ANSYS,对人工心瓣各向同性热解炭和热解炭包覆石墨复合材料进行紧凑拉伸以及三点弯曲实验仿真分析,计算材料的平面应变断裂韧性KIC,并将计算结果与相关实验结果进行对比,分析利用ANSYS计算KIC方法的有效性,以及涂层与基体厚度比、裂纹尖端半径对热解炭包覆石墨复合材料KIC值的影响.结果表明,纯热解炭和石墨材料的ANSYS计算KIC值分别为1.176 MPa√m以及1.415 MPa√m,与相关实验结果接近,验证了ANSYS计算KIC值的准确性；热解炭包覆石墨复合材料的计算KIC值随涂层与基体厚度比的增加而降低,涂层与基体厚度比偏低时,复合材料断裂性能均优于纯热解炭和石墨材料；热解炭包覆石墨材料存在临界裂纹尖端半径ρ0(约5μm).当裂纹尖端半径ρ＞ρ0时,KIC测量值与ρ1/22成正比；ρ＜ρ0时,KIC测量值与尖锐裂纹样品测量值一致.
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新型WC-WB-Co硬质合金涂层的组织结构与断裂韧性研究
现代制造业的迅速发展对WC基硬质合金涂层的硬度、断裂韧性、耐磨性等使用性能提出了越来越高的要求.本文设计制备了含有WB化合物的新型WC-WB-Co硬质合金涂层.针对不同WB含量的WC-WB-Co涂层的相组成和断裂韧性进行了研究,利用材料体视学方法定量化分析了裂纹扩展形式及路径,提出了断裂韧性的变化机制.研究结果表明:WC-WB-Co涂层中有三元W-Co-B相生成;设计制备的新型硬质合金涂层具有高的断裂韧性;新型涂层增韧机理是高硬度W-Co-B相的存在有效增大了裂纹扩展阻力,并使涂层中裂纹扩展路径发生变化,提高了裂纹扩展所需能量,从而使涂层的断裂韧性得到增强.
关键词： WC-WB-Co涂层 W-Co-B相 断裂韧性 -
陶瓷人工关节
人工关节常用的陶瓷材料均为生物惰性陶瓷,主要为氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷.氧化铝陶瓷是氧化铝粉末在1600～1800 ℃的高温下烧结而成.强度大、硬度高、摩擦系数小、耐磨性好,具有化学惰性及良好的抗腐蚀能力.氧化锆生物陶瓷是向纯氧化锆添加稳定剂(常用氧化钇)使之保持在四角形状态并获得佳的机械特性,不仅具有良好的耐磨性、抗生理腐蚀性和生物相容性,而且其断裂韧性和强度均优于氧化铝陶瓷.近年还出现新型氧化铝基复合陶瓷,将氧化铝、氧化锆、氧化铬等结合在一起,其材料密度、强度、韧性均较氧化铝和氧化锆更大,生物相容性及耐磨损性等性能也更优异.
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晶化热处理对牙用玻璃陶瓷断裂韧性的影响
目的:探讨热处理过程对玻璃陶瓷断裂韧性的影响.方法:按不同晶化温度条件分组,利用X射线衍射技术鉴定晶相,计算结晶率,同时采用显微压痕法测量相应条件下材料的显微硬度(HV)及断裂韧性(KIC).结果:该材料的主晶相为四硅酸氟云母晶体,在830℃-950℃的晶化温度范围内,随晶化温度升高,结晶率呈上升趋势,HV和KIC也不断增大,且与结晶率之间存在相关关系.结论:玻璃陶瓷的结晶过程是影响其断裂韧性的重要因素.
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IPS-Empress 2玻璃陶瓷不同表面增韧处理的研究
目的:研究不同表面处理方法对IPS-Empress2玻璃陶瓷断裂韧性的影响.方法:模拟口腔潮湿的环境下,对IPS-Empress2玻璃陶瓷进行抛光、上釉、离子交换不同表面处理,采用压痕法(IM)求得不同表面处理后材料的断裂韧性,通过扫描电镜现察不同表面处理后陶瓷表面形态结构;采用X射线衍射仪对材料晶相改变进行定性分析;采用能谱分析仪对材料元素含量改变进行定量分析.结果:不同处理方法与对照组之间有高度统计学意义(P＜0.01);不同处理组间比较,上釉组与抛光组比较差异无显著性(P＞0.05);离子交换组与抛光组,上釉组比较差异有显著性(P＜0.05).结论:表面离子交换增强技术能显著增加IPS-Empress2玻璃陶瓷断裂韧性.其增强效果均优于表面抛光和上釉.表面离子交换组处理后陶瓷材料内部晶体含量增加,表面Na+被K+置换.
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GⅠ-Ⅱ型渗透陶瓷断裂韧性测试
目的:测试并比较GⅠ-Ⅱ型渗透陶瓷和In-ceram的断裂韧性和硬度.方法:制备GⅠ-Ⅱ型渗透陶瓷和In-ceram圆盘形试件,研磨抛光.在维氏硬度仪上测试断裂韧性和硬度.断裂韧性数据采用Weibull分析.结果:GⅠ-Ⅱ型渗透陶瓷和In-ceram的断裂韧性和硬度分别是3.05±0.06MN·m-1.5,12.66±0.33GPa和3.86±0.25MN·m-1.5,14.63±0.43GPa.Weibull模数分别是46.93和15.00.结论:GⅠ-Ⅱ型渗透陶瓷的断裂韧性和硬度比In-ceram低,但明显高于其它传统牙科陶瓷,而且其较高的Weibull模数表明其较好的材料均质性.
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氧化钇稳定的四方多晶氧化锆的表面处理工艺初探
3 mol %氧化钇稳定的四方多晶氧化锆(3 mol % yttria stabilize tetragonal zirconia polycrystal, 3Y-TZP)因具有高断裂韧性,临床应用于预成桩和全瓷基底冠的制作,其表面致密、稳定,硅含量极少.我们用二氧化硅对3Y-TZP进行表面处理,以提高3Y-TZP表面硅含量,旨在通过硅烷偶联剂提高其对树脂的粘接力.
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树脂粘固剂厚度对CAD/CAM长石质陶瓷断裂性能的影响
目的:测试树脂粘固剂不同厚度对CAD/CAM陶瓷断裂韧性值的影响,以期对临床医生提供指导和参考.方法:分别制作12 mm×14 mm×2 mm的CAD/CAM陶瓷和树脂片,用树脂粘固剂进行粘接,分为3组:第1组为空白对照,瓷-树脂片间无粘固剂；第2组的瓷-树脂片间粘固剂厚度约为50 μm,第3组的瓷-树脂片间粘固剂厚度100μm.用维氏硬度仪测试硬度和断裂韧性,并进行Weibull分析.结果:3组样本的硬度差异无统计学意义,断裂韧性分别为(1.02±0.11) MN/m3/2,(0.99±0.10) MN/m3/2和(0.97±0.14) MN/m3/2,第3组低于第1组(P＜0.05),第2组断裂韧性Weibull分布模数高,第1～3组的特征断裂韧性值分别为1.08、1.04和1.03MN/m3/2.结论:树脂粘固剂厚度能影响陶瓷的断裂韧性值,提示临床操作应该控制粘固剂的厚度,避免过厚.
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椅旁快速烧结条件下3种氧化锆机械性能的比较
背景:椅旁快速烧结作为目前新技术,只适用于个别种类氧化锆的烧结,是否适用于其他氧化锆材料尚无研究报道.目的:研究椅旁快速烧结条件对3种氧化锆材料机械性能的影响.方法:将TT、ST、inCoris ZI三种氧化锆试件分别制备成标准试件,在相同条件下进行椅旁快速烧结,对烧结后的试件分别进行密度、硬度、断裂韧性及双轴弯曲强度的测试.结果与结论:①烧结后,TT、ST、inCoris ZI氧化锆试件的密度分别为(5.966±0.001),(6.060±0.001),(6.031±0.001)g/cm3,组间两两比较差异均有显著性意义(P<0.05);②烧结后,TT、ST、inCoris ZI氧化锆试件的维氏硬度分别为(12.02±0.04),(12.90±0.05),(12.54±0.09)GPa,组间两两比较差异均有显著性意义(P<0.05);③烧结后,TT、ST、inCoris ZI氧化锆试件的断裂韧性分别为(4.87±0.07),(6.17±0.10),(6.42±0.08)MPa·m1/2,组间两两比较差异均有显著性意义(P<0.05);④烧结后,TT、ST、inCoris ZI氧化锆试件的双轴弯曲强度分别为(624.41±92.01),(966.01±58.86),(1154.83±49.79)MPa,TT氧化锆试件的双轴弯曲强度低于ST、inCoris ZI氧化锆试件(P<0.05),ST、inCoris ZI氧化锆试件的双轴弯曲强度比较无差异(P>0.05);⑤结果表明,ST、inCoris ZI氧化锆椅旁快速烧结后的机械性能可满足临床需要,TT氧化锆椅旁快速烧结后还需要恰当选择临床适应证.
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3种可切削树脂陶瓷复合材料机械性能比较
目的:采用体外研究方法,比较3种可切削树脂陶瓷复合材料的挠曲性能、断裂韧性及硬度.方法:选择Upcera Hyramic、3M Lava Ultimate、Vita Enamic和对照组玻璃陶瓷Vitablocs MarkⅡ,分别制作成长、宽、高为16 min×4 min×1.0 mm、2.0 mm的挠曲强度实验试件,17 mm×4 mm×3 mm的断裂韧性实验试件和厚度为4 mm的硬度实验试件.应用万能实验机以0.5 mm/min的加载速度,测量并计算试件挠曲强度值和断裂韧性值;应用显微硬度仪测量并计算硬度值;扫描电镜观察试件断面粗糙程度.采用SPSS17.0软件包对实验数据进行单因素方差分析.结果:厚度1 mm时,各组挠曲强度值为Hyramic(207.7515±13.12) MPa＞Vita Enamic(182.0286±15.18) MPa＞Lava Ultimate(145.8469±8.98)MPa＞Vitablocs MarkⅡ(103.0542 ±18.19) MPa;挠曲模量为Vitablocs MarkⅡ(49.49±5.50)GPa＞Vita Enamic (40.65±3.80)GPa＞Hyramic (14.89±2.38)GPa＞Lava Ultimate (7.09±1.24)GPa.厚度2 mm时,各组挠曲强度值为Hyramic (208.1986±25.07)MPa＞Lava Ultimate (172.9297±12.73) MPa＞Vitablocs MarkⅡ (158.6587±15.37)MPa＞Vita Enamic(155.3670± 13.77) MPa;挠曲模量为Vitablocs MarkⅡ(24.07±1.86)GPa＞Vita Enamic(19.64±0.98)GPa＞Hyramic (10.35±0.87)GPa＞Lava Ultimate (8.68±0.86)GPa.断裂韧性为Vita Enamic(1.6357±0.16) MPa·m1/2＞Lava Ultimate (1.4286±0.11)MPa· m1/2＞Vitablocs MarkⅡ(1.3233±0.10) MPa· m1/2＞Hyramic (1.0614±0.09) MPa·m1/2.各实验组硬度均显著低于对照组.结论:根据IS0 6872/2008,3种可切削树脂陶瓷复合材料均满足临床强度需要.其中,Hyramic在不同厚度条件下都表现出了较高的挠曲强度,是比较理想的后牙修复材料;而Vita Enamic在1 mm时具有更高的机械强度,且韧性好,适用于后牙咬合空间有限且咬合力较大的患者的修复,即(牙合)贴面.
关键词： 可切削树脂陶瓷复合材料 挠曲性能 断裂韧性 硬度 -
口腔种植用羟基磷灰石-氧化锆复合陶瓷的机械性能测试
目的 研制具有优良机械力学性能的口腔种植用羟基磷灰石(Hap)-氧化锆(ZrO2)复合陶瓷.方法 按照Hap∶ ZrO2体积比分组(A组4∶6,B组5∶5),运用放电等离子烧结制备Hap-ZrO2复合陶瓷.测定各组瓷块的体积密度、三点弯曲强度、断裂韧性及硬度;比较各组试件的机械性能差异.结果 A组和B组陶瓷体积密度分别为(4.87±0.03)g/cm3和(4.57±0.05)g/cm3,陶瓷相对密度分别为99.47%和99.13%;表观气孔率分别为(3.74±1.5)%和(2.54±1.1)%;上述数值与理论值比较均无统计学差异.A组陶瓷的弯曲强度、硬度明显大于B组:(598±65)Mpa vs (442±31)Mpa, (9.7±0.1)Gpa vs(9.5±0.1) Gpa(P均＜0.0.1);两组断裂韧性相近: (2.6±0.2)Mpa·m1/2 vs (2.5±0.2) Mpa·m1/2 (P＞0.0.5).结论 Hap-ZrO2复合陶瓷中随着Hap组分含量的增加及ZrO2含量的减少,其机械性能下降.
关键词： 羟基磷灰石-氧化锆陶瓷 三点弯曲强度 断裂韧性 硬度 -
醋酸及柠檬酸对牙科氧化锆陶瓷性能的影响
目的：评价两种典型食用酸（醋酸、柠檬酸）在常温下对牙科氧化钇稳定四方相氧化锆陶瓷（ Y?TZP ）机械性能和微观结构的影响，探讨食用酸对临床上Y?TZP修复体使用安全性的影响。方法制作30枚条状氧化锆陶瓷试样，随机分为6组，并进行以下处理：阴性对照组（ A组）试样不处理；阳性对照组（ B组）试样放入高压灭菌器，在134℃、0．2 MPa条件下加速老化20 h；酸溶液浸泡组试样分别于10％醋酸或20％柠檬酸溶液中浸泡7 d（ C组、E组）或14 d（ D组、F组）。测试表面维氏硬度，计算断裂韧性。各组典型试样以扫描电镜观察表面微观结构。结果醋酸和柠檬酸浸泡并未改变Y?TZP试样的表面维氏硬度。 D组断裂韧性显著降低。电镜下未发现6组试样表面微观结构的改变。结论常温下柠檬酸不会影响Y?TZP修复体的机械性能和微观结构；长期接触醋酸会造成Y?TZP断裂韧性的显著降低，影响Y?TZP修复体的临床使用寿命。
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烧结次数对齿科氧化锆陶瓷机械性能的影响
目的:研究不同烧结次数对氧化钇稳定四方相氧化锆(Y-TZP)陶瓷机械性能的影响.方法:制作Y-TZP瓷片,分为3组,分别烧结1、3、5次,每组再分为3个亚组,分别为在压力灭菌锅内进行水热老化处理10、20 h模拟Y-TZP的低温老化组,烧结后未进行老化的作为对照组.如此,实验共分为9组(1-10、1-20、1-C、3-10、3-20、3-C、5-10、5-20、5-C),测量每组试件的3点弯曲强度,压痕法测算其断裂韧性,并利用WEIBULL分布分析弯曲强度测量结果的可靠性.结果:9组试件的弯曲强度及断裂韧性无统计学差异(P＞0.05),WEIBULL分析同样证实这一结果.结论:烧结次数的增加不会加速Y-TZP的低温老化效应,Y-TZP修复体制作过程中可能需要的多次烧结对Y-TZP材料本身的机械性能无明显影响.
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颅颌面植入材料(二)
5 复合骨植入材料在骨修复材料中,生物复合材料被认为是一类很有发展前景的人体硬组织替换材料,尽管HA与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在化学成分和结晶结构上很相似,植入体内后可与人体骨组织形成牢固的化学键合,但由于其强度低、韧性差(HA的断裂韧性仅为1.0MPa·m1/2左右),所以大大限制了它在承重部位骨替换中的应用.
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结石理化因素对冲击波碎石的影响及对策
在体外冲击波碎石(ESWL)中，结石本身的理化特性是影响碎石效果的重要因素，而这些理化特性又取决于结石的成分和结构。根据体外实验和临床研究，不同成分结石的易碎次序为：磷酸镁铵结石＞二水草酸钙结石＞尿酸结石＞磷灰石结石＞一水草酸钙结石＞胱氨酸结石。在临床实践中，识别各种结石的成分和了解其理化特点，对于提高碎石疗效至关重要。1 磷酸镁铵结石 磷酸镁铵的矿物学名称为鸟粪石，为感染性结石的主要成分。由于感染性结石的肾功能丧失率和患者死亡率较高，临床上又称之为“恶性”肾结石。磷酸镁铵结石易在碱性尿液中形成和增长，质地疏松易碎。在偏光镜和扫描电镜下观察，其晶体发育不良，变形程度差，排列不整，多与碳酸磷灰石同时存在，石体内部有许多空隙。结石培养可以找到大量尿素分解酶细菌。磷酸镁铵结石的密度为1.587 g/cm3，纵波速度为2 798 m/s，杨氏模量为10.5 GPa，韦氏硬度为257 MPa，断裂韧性为56 kPa/m1/2，压力性材料破坏强度为8 MPa，张力性材料破坏强度为0.6 MPa。已知材料硬度决定了结石对空化微喷射撞击的阻抗力，断裂韧性决定了对结石剥脱性破坏和裂纹延伸的阻抗力。磷酸镁铵结石的这两项关键参数与其他成分相比，其耐碎度是低的。 磷酸镁铵结石的术前诊断一般不难。主要的特征是在腹部X线平片中可见肾区半透光鹿角状或部分鹿角状结石影，如果结合尿路反复感染史及尿培养阳性，诊断基本可以确立。但也应注意，在鹿角状结石中，磷酸镁铵结石只占3/4，另外1/4一般为草酸钙结石。两者的区别在于后者无尿路感染史，X线钙化密度高于12肋。
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生物矿化在牙体硬组织修复中的应用
牙体组织破坏的修复是口腔临床常见的重要工作之一.目前,临床应用的主要有复合树脂、金属、陶瓷等三大类材料,但一直存在着边缘微漏、材料的老化、金属的腐蚀性、断裂韧性不足等难以解决的问题,同时修复时可能切割大量的牙体组织,给病人带来很多痛苦.
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白榴石含量对K2O-Al2O3-SiO2系统牙科玻璃陶瓷的断裂韧性影响的实验研究
目的:确定白榴石含量与K2O-Al2O3-SiO2系统牙科玻璃陶瓷材料断裂韧性的关系,探讨白榴石含量影响K2O-Al2O3-SiO2系统牙科玻璃陶瓷断裂韧性的机理.方法:选择5组相同组分、不同比例的玻璃陶瓷原材料,经"白榴石微晶化"热处理工艺加工,制成含有不同白榴石含量的K2O-Al2O3-SiO2系统牙科玻璃陶瓷试件;用单边切口弯曲梁法测试样品的断裂韧性,计算断裂韧性值;分析样品的显微结构和测定白榴石含量;对5组样品的白榴石含量和断裂韧性值数据进行相关回归统计学分析.结果:白榴石晶粒约1.0 μm、在玻璃基质中分布均匀;K2O-Al2O3-SiO2系统牙科玻璃陶瓷的断裂韧性与白榴石含量有相关关系.结论:白榴石含量对K2O-Al2O3-SiO2系统牙科玻璃陶瓷的断裂韧性有明显影响,在一定范围内,该陶瓷的断裂韧性随白榴石含量增高而增大.
关键词： K2O-Al2O3-SiO2系统 牙科玻璃陶瓷 白榴石 断裂韧性 -
微波烧结和常规烧结氧化锆全瓷材料力学性能的比较研究
目的:比较微波烧结工艺制得的Cercon氧化锆全瓷材料与常规烧结的氧化锆材料的断裂韧性和抗弯强度.方法:将制作的24片氧化锆圆片试件随机分为实验组和对照组,每组12片.对照组按厂家推荐烧结程序进行常规二次烧结,实验组采用微波进行二次烧结.烧结后每组试件中6片用于测量氧化锆陶瓷材料的断裂韧性,6片进行双轴弯曲强度测试,实验组和对照组的测试结果分别进行对比分析. 结果:微波二次烧结的牙科纳米氧化锆材料的断裂韧性测试结果与常规烧结组对比差异无统计学意义(P>0.05),微波二次烧结的牙科纳米氧化锆材料的双轴弯曲强度测试结果均高于常规二次烧结的氧化锆,差异具有统计学意义(P<0.05). 结论:微波二次烧结工艺能够用于Cercon氧化锆全瓷材料的烧结,部分力学性能比常规烧结氧化锆材料更优异.
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氧化锆对二硅酸锂玻璃陶瓷力学性能的影响
目的:测定牙科氧化锆-二硅酸锂玻璃陶瓷复合材料(ZTCLDC)的力学性能,探讨氧化锆质量分数变化对ZTCLDC力学性能的影响及机制.方法:向制备好的二硅酸锂基础玻璃粉体中分别添加不同质量分数的ZrO2 (1％,2％,3％,4％),静压成型晶化热处理,每组中的半数试件进行牙科热压铸处理,分别测试热压铸前后的三点弯曲强度及断裂韧性;扫描电镜观察晶体微观结构；X射线衍射分析其晶相组成.结果:热压铸前,ZTCLDC抗弯强度和断裂韧性随ZrO2含量的增加而升高;热压铸后,ZTCLDC抗弯强度随ZrO2含量的增加而降低,ZrO2加入量为4％时,压铸后的断裂韧性高为4.3 MPa·m1/2.结论:ZrO2对实验二硅酸锂玻璃陶瓷存在增韧效果,能够提高复合材料的断裂韧性.
