纳米氧化锆医用陶瓷摩擦磨损机理及微观形貌评价

论文摘要

近年来，美观无毒，生物相容性极佳并且综合性能（力学性能、耐磨损性能等）优异的全瓷修复体成为口腔修复领域的研究热点和发展方向。本文以纳米氧化锆医用陶瓷作为主要研究对象，对这种新型的陶瓷牙科修复材料的机械性能和摩擦磨损性能进行了系统的研究。机械性能研究中，根据陶瓷材料的相变增韧机制，通过加入不同的Al2O3颗粒进行纳米陶瓷粉体的制备和块体的烧结，来得到物理机械性能更好的Y-TZP基陶瓷，以此来有效提高陶瓷的耐磨性。并对不同含量Al2O3颗粒的纳米氧化锆陶瓷的综合机械性能（抗弯强度、断裂韧性、硬度、耐磨性等）进行了对比，从而得出最佳状态下的纳米氧化锆医用陶瓷。本文还对纳米氧化锆粉体制备和陶瓷烧结过程中粒径的变化作了初步研究，并在这一过程中加入一定量的Y2O3来提高晶体的稳定性，得到较为均匀的显微结构。为了更好地模拟口腔环境下牙科修复材料的摩擦磨损性能，本论文将在机油润滑和人工唾液润滑两种条件下进行研究，并从摩擦系数、磨损率、耐磨性等宏观方面对磨损机理进行分析讨论。研究表明，磨损表面还具有分形特征，由此对纳米氧化锆陶瓷材料进行微观评价，通过磨损表面的分形维数和磨损率都随载荷的增大而增大，表明纳米氧化锆陶瓷材料的磨损性能跟其表面形貌特征有着密切关系。根据实验结果的讨论分析和常见牙科修复材料性能的对比，说明纳米氧化锆陶瓷材料在牙科修复领域中要比其他金属材料或是陶瓷材料有优良的机械性能和耐磨损性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 口腔修复材料
• 1.1.1 金属材料
• 1.1.2 陶瓷
• 1.1.3 高分子材料
• 1.2 生物摩擦学
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 研究现状与发展趋势
• 1.3 纳米氧化锆医用陶瓷
• 1.3.1 氧化锆陶瓷的种类
• 1.3.2 氧化锆陶瓷作为牙科修复材料的优点
• 1.3.3 引入纳米级微粒
• 1.3.4 氧化锆作为口腔修复材料的应用现状
• 1.4 存在的问题
• 1.5 选题意义及应用前景
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 应用前景
• 第2章 纳米氧化锆陶瓷的制备及增韧机理
• 2.1 纳米氧化锆粉体制备
• 2.1.1 纳米氧化锆粉体制备常用方法
• 2.1.2 纳米氧化锆粉体制备实验
• 2.2 纳米氧化锆陶瓷成型
• 2.2.1 纳米氧化锆陶瓷烧结
• 2.3 纳米氧化锆陶瓷增韧机理
• 2.3.1 增韧的基本形式
• 2.3.2 纳米氧化锆陶瓷的增韧方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 纳米氧化锆医用陶瓷机械性能评价与测试
• 3.1 试样简介及实验设备
• 3.1.1 样品制备
• 3.1.2 实验设备
• 3.2 性能测试
• 3.2.1 抗弯强度
• 3.2.2 断裂韧性
• 3.2.3 硬度测试
• 3.3 陶瓷性能研究
• 3.3.1 试样密度及表观气孔率
• 3.3.2 线收缩率测定
• 3.4 实验结果及分析讨论
• 3.4.1 抗弯强度、断裂韧性与硬度的实验结果分析
• 3.5 美学性能
• 3.6 本章小结
• 第4章 纳米氧化锆陶瓷摩擦磨损机理与实验
• 4.1 纳米氧化锆摩擦磨损行为研究
• 4.1.1 磨损及磨损机理
• 4.1.2 摩擦特性
• 4.2 摩擦磨损实验研究方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验装置
• 4.2.3 研究方案
• 4.2.4 实验参数的选择
• 4.3 机油润滑下纳米氧化锆陶瓷材料的摩擦磨损机理
• 4.3.1 摩擦行为
• 4.3.2 磨损行为
• 4.4 人工唾液环境下纳米氧化锆陶瓷的摩擦磨损机理
• 4.4.1 摩擦行为
• 4.5 纳米氧化锆陶瓷材料的微观测量与分析
• 4.5.1 晶粒尺寸的测量
• 4.5.2 摩擦磨损机理的微观评价
• 4.6 本章小结
• 第5章 纳米氧化锆陶瓷磨损表面微观形貌评价
• 5.1 分形理论
• 5.2 常见的分形维数的测定与计算方法
• 5.3 分形理论在 Y-TZP 基陶瓷材料磨损表面分析中的应用
• 5.3.1 陶瓷材料磨损表面的分形现象
• 5.3.2 分形维数的计算
• 5.3.3 陶瓷材料磨损表面微观形貌评价
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献