生物玻璃陶瓷复合材料的研究

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Na2O—MgO—Al2O3—SiO2—F-系氟金云母玻璃陶瓷由于其具有良好的切削加工性能被用作牙科替代材料。特别是随着CAD/CAM技术在玻璃陶瓷加工中的应用,这种应用越来越广泛。但是由于它的生物活性较差,这大大限制了它的应用。本文采用粉末冶金法和熔铸法,加入生物活性材料羟基磷灰石(HA)和氟磷灰石以提高氟金云母玻璃的生物活性。通过X射线衍射分析、SEM显微分析、DTA热分析以及力学性能测试等分析手段分析了材料的性能和显微结构。在粉末冶金工艺中着重分析了组分和工艺过程对材料力学性能以及显微结构的影响;在熔铸工艺中着重分析了组分和热处理工艺对分相行为、材料性能和显微组织的影响,并得出以下结论: 1)粉末冶金工艺中,在相同的烧结工艺下,随着组分中氟金云母含量的增加,氟金云母玻璃中析出的晶粒尺寸逐渐变大而且颗粒间相互交错,这种较大的相互交错的氟金云母颗粒能够有效的抑止裂纹的扩展,从而改善材料的力学性能。烧结工艺也对材料的性能也有影响,烧结温度的提高有利于玻璃陶瓷复合材料致密化,而且在一定的组分下,随着烧结温度的提高,氟金云母析出的颗粒长大有些能形成交错的组织,这有利于材料性能的提高。 2)对玻璃陶瓷进行热变形处理,可以获得定向排列的微观组织,这种定向排列的组织有利于材料性能的改善。同时热变形处理还起到晶粒细化的作用。 3)熔铸工艺中,玻璃陶瓷发生明显的分相,随着玻璃陶瓷中氟磷灰石含量的增加,玻璃陶瓷的分相机理发生改变,当氟磷灰石含量低于20wt%时,通过成核—生长机理来实现分相,当氟磷灰石含量超过20%时,通过Spinodal分解实现玻璃陶瓷的分相。同时分相过程对后续的形核和析晶过程也产生很到的影响。 4)熔铸工艺中,工艺参数和组分对材料的性能和组织产生影响。随着晶化温度和晶化时间的增加,材料的性能得到改善,析出的晶粒尺寸增大。在相同的工艺参数条件下,随着氟磷灰石含量的增加,材料的力学性能先降低再增加,而且析出的云母晶粒也从相互交错的结构变为不完全交错结构。同时材料的色泽也发生变化。
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