introducción a las propiedades de la cerámica de circonio dental

con el desarrollo continuo de la tecnología de restauración dental, los tipos de materiales de restauración dental han aumentado gradualmente. la cerámica se ha utilizado ampliamente en diversos campos de los materiales de restauración dental debido a sus buenas propiedades mecánicas, biocompatibilidad y estabilidad estructural. según los diferentes tipos de cerámica, los materiales dentales totalmente cerámicos son la porcelana fundida en caliente, la cerámica de vidrio y la cerámica de circonio. la porcelana fundida en caliente y la cerámica de vidrio tienen una resistencia relativamente baja. por el contrario, las cerámicas de circonio tienen propiedades mecánicas más altas debido al endurecimiento de las fases monoclínica y tetragonal y son más adecuadas para su uso como materiales dentales. además, la circona tiene varias ventajas: estabilidad estructural, no reactividad en el entorno bucal, buena biocompatibilidad y transmisión de luz relativamente alta. por lo tanto, más del 95 por ciento de las coronas y puentes totalmente cerámicos están hechos de cerámica de circonio.

i. propiedades básicas de la cerámica de circonio.

el polvo de circonio de alta pureza es blanco, las cerámicas de circonio son calcáreas. masa molecular relativa 123,223 g/mol, densidad 5,85 g/cm3, punto de fusión 2715 ℃. la circona tiene tres estructuras cristalinas, fase monoclínica, fase tetragonal y fase cúbica. estas tres estructuras cristalinas tienen diferentes morfologías en diferentes puntos de fusión y se transforman bajo ciertas condiciones de temperatura. la temperatura a la que las fases monoclínica y tetragonal se transforman entre sí es de alrededor de 1150 °c, y la temperatura a la que las fases tetragonal y cúbica se transforman entre sí es de alrededor de 2370 °c. durante la transformación de circonio en fase tetragonal a circonio en fase monoclínica, se produce una transformación en fase martensítica y va acompa?ada de una expansión de volumen.

ii. endurecimiento de cerámicas de circonio.

en comparación con los metales, la tenacidad a la fractura de los materiales cerámicos suele ser entre 1 y 2 órdenes de magnitud menor. las cerámicas de circonio se pueden endurecer de diferentes maneras para mejorar su tenacidad a la fractura, los principales mecanismos de endurecimiento son: endurecimiento por transición de fase inducida por tensión, endurecimiento por microfisuras, flexión por microfisuras, endurecimiento por bifurcación y puenteo, endurecimiento por bigotes, endurecimiento difuso, fortalecimiento de cristales finos, endurecimiento de fibras , etc., en la práctica, la tenacidad del material cerámico de circonio es a menudo una variedad de mecanismos de mejora de la tenacidad que a menudo es un resultado común de la acción de. en la actualidad, los métodos más utilizados para medir en laboratorio la tenacidad a la fractura de la cerámica de circonio son: método de haz de incisión unilateral y método de indentación.

la investigación sobre la tenacidad de la cerámica de circonio comenzó ya en la década de 1950, después de 1975 con el descubrimiento del fenómeno de transición de fase, algunos investigadores creen que el endurecimiento de transición de fase inducido por tensión de las cerámicas de circonio debido al efecto de tensión externa de la grieta, la punta de la grieta de la tensión puede ser inducida por la transición de fase martensítica t →m, la expansión de volumen generada por los granos de transición de fase inhibirá la expansión de la grieta, mejorando así la tenacidad del material. sin embargo, en la fase inicial de la transición de fase, la deformación por expansión existente dentro del ángulo de 120° de la punta de la grieta provocará una disminución en la tenacidad de la circona, después de lo cual la expansión del volumen inhibirá la expansión de la grieta, de modo que la tenacidad es mejora rápidamente y la tenacidad a la fractura aumenta lentamente cuando la grieta se expande a 5 ~ 10 h.

iii.la oxidación a baja temperatura de las cerámicas de circonio.

en un ambiente húmedo de baja temperatura, la circona sufre una transición de fase. el envejecimiento es esencialmente una transición de fase martensítica: un cambio de estructura cristalina no termodinámico y no difusivo. el envejecimiento a baja temperatura ocurre primero en la superficie del material con transición de fase, la transición de fase va acompa?ada de una expansión de volumen, de modo que la superficie del material produce protuberancias y microfisuras, degradación de las propiedades estéticas; posteriormente, las moléculas de agua a lo largo de las microfisuras se infiltraron en el interior del sustrato, causadas por la transición de fase del material dentro de la circona tm, lo que resultó en la generación de macrofisuras y, en última instancia, una disminución de las propiedades mecánicas, e incluso causar repentinas falla. después de una gran cantidad de estudios experimentales, las características del proceso de envejecimiento a baja temperatura incluyen principalmente cuatro puntos:

1) el envejecimiento a baja temperatura es un proceso autocatalítico sin conductividad térmica, y el envejecimiento por transición de fase se produce a través de un mecanismo de crecimiento de nucleación (ng) de la fase m;
2) los cambios en las condiciones de envejecimiento (temperatura, tiempo, agua o vapor de agua) aceleran el comportamiento de envejecimiento del circonio;
3) el envejecimiento conduce a un aumento en el contenido de fase m del material, una disminución de la tenacidad y una degradación de las propiedades estéticas;

4) el contenido de estabilizador y el tama?o del grano afectan directamente la resistencia del circonio al envejecimiento a baja temperatura.

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