正文 3.4氧化鋯陶瓷在口腔醫學中應用與發展(3 / 3)

(3)單因素評判

根據可加工陶瓷材料的力學性能與切削加工之間的關係,建立每個因素對應於判斷集V={B1,B2,B3,B4,B5}中的各個等級的隸屬度。由於力學性能與可加工性之間的關係的模糊性,選擇常用的中間型正態模糊分布為隸屬函數:

(3.5-8)

其中ci和α為特征參數,根據力學性能確定。硬度選擇α=2,ci={3,5,7,9,11};斷裂韌性選擇α=2,ci={2,5,7,9,12};彈性模量選擇α=15,ci={130,160,190,220,250};抗彎強度選擇α=60,ci={200,300,400,500,600}。上述力學性能值均隨著可加工性程度的降低而增加。由隸屬函數(3.5-8)式,可以確定每個因素對應於判斷集中的五類加工性的隸屬度,進而得到所有因素對應的隸屬函數值的矩陣:

(3.5-9)

(4)權重集

陶瓷材料各力學性能參數對磨削加工性的影響程度不同,各力學性能的權重取值不同。按照突出主要因素的原則,確定因數集中的各個因素的權重。硬度反映陶瓷材料抵抗局部壓力而產生變形及破壞的能力,隨著硬度的增加而難以加工;斷裂韌性用來評價材料抵抗斷裂的能力;彈性模量反映材料彈性變形的難易程度,決定於原子間的結合力;抗彎強度則可表明當彈性變形達到極限程度而發生斷裂時的應力。所以,選擇因數集U={Hv,KIC,E}時,根據各個因素對加工性的影響,Hv,KIC,E的權重分別為0.35,0.35,0.3。即權重集:

(3.5-10)

(5)模糊綜合評判

把各因素的權重A和隸屬函數值Rij相乘再相加起來,就求得各因數綜合起來在判斷集中對應不同加工性的隸屬概率,對應最大概率的即為陶瓷材料對應的可加工性等級。即:

(3.5-11)

表3.5-2複合陶瓷的可加工性

樣品可加工性樣品可加工性樣品可加工性

15CZ1300易加工15CZ1400適中10CZ1350較難加工

15CZ1350較易加工14CZ1350適中10CZ1400較難加工

12CZ1350適中5CZ1350難加工

10CZ1300適中

不同成分的複合材料在相同溫度1350℃下燒結,其性能隨著磷酸鈣成分的增加而下降,其可加工性也依次發生變化;10CZ1350的硬度高於12CZ1350和14CZ1350,具有統計學意義(P>0.01),使其較難加工;12CZ1350、14CZ1350、15CZ1350和15CZ1400樣品的力學性能盡管略有差異,全麵綜合它們的力學性能適於CAD/CAM加工。

表3.5-3可加工陶瓷的力學性能和可加工性

商品名稱CerecMarkIIIPSEmpress1IPSEmpress2DCZirkon

成分長石瓷白榴石

玻璃陶瓷矽酸鋰

玻璃陶瓷熱等靜壓燒結

可加工性易加工易加工易加工較難加工

5、磷酸鈣/氧化鋯複合陶瓷的化學穩定性

本研究選擇極端條件模擬生理環境,研究複合陶瓷在體外模擬實驗中的結構、力學性能的變化,根據前期力學性能的實驗結果,選擇相對密度大於95%又具有可加工性的樣品。根據ISO6872:1995實驗標準:采用4vol%醋酸溶液,80℃下時效16小時。為防止陶瓷直接放入80℃的醋酸溶液中引起陶瓷出現微裂紋,因此,在室溫下將陶瓷放入,與醋酸溶液一同加熱至80℃,陶瓷在醋酸溶液中時效18小時。

由上述結果分析可知,模擬生理環境采用極端化學條件處理複合陶瓷,使複合陶瓷表麵磷酸鈣溶解;部分氧化鋯由亞穩四方相向單斜相轉變,其累積效果有可能會造成氧化鋯力學性能變化,因此,我們對複合陶瓷的力學性能進行了測試。

氧化鋯基陶瓷具有高強度並且由於相變增韌而具有高韌性,複合陶瓷在生物體內使用期間能否仍保持其優異的力學性能與其晶粒尺寸、亞穩相的微觀結構的穩定性等密切相關。為模擬生理環境下幾十年的作用,采用極端條件:極具腐蝕性的80℃醋酸溶液對陶瓷時效處理18小時後,測試力學性能並與未處理表麵樣品的力學性能比較。根據單因素方差分析及SNK-q檢驗,將複合陶瓷的各個力學性能值統計分組,同組樣品的性能值之間的差異無統計學意義,不同組樣品的性能有顯著性差異,顯著性水平α設為0.05。