توصيفگر ها :
ليتيم دي سيليكات , زيركونيا , شيشه-سراميك , كامپوزيت‌هاي دنداني , SPS
چكيده فارسي :
نياز به افزايش زيبايي و استحكام و زيست سازگاري براي ترميم دندان‌ها باعث توسعه‌ي مواد سراميكي با استحكام مكانيكي بالا شده است. در ساخت روكش‌هاي دنداني از مواد فلزي، پليمري و سراميكي استفاده مي‌شود. استفاده از سراميك‌ها به عنوان روكش‌هاي دنداني به دليل شباهت زياد با دندان و زيست سازگاري بود. در بين سراميك‌هاي دنداني، ليتيم دي سيليكات به دليل شفافيت و استحكام عالي مورد توجه محققان قرار گرفته است. اما به دليل چقرمگي شكست كمتر نسبت به ساير مواد، سنتز كامپوزيت شيشه سراميك ليتيم دي سيليكات به‌منظور دستيابي به ساختاري با چقرمگي و استحكام مكانيكي مناسب از اهداف محققان است. در اين پژوهش با افزودن زيركونيا به ساختار ليتيم دي سيليكات و بهره‌گيري از فرايند اسپارك پلاسما زينترينگ سعي در افزايش چقرمگي با حفظ استحكام بود. ابتدا پودر ليتيم دي سيليكات به روش ريخته‌گري سنتز شد. پودر شيشه‌اي مشخصه يابي شد و تحت آزمون XRD و DTA قرار گرفت. پودر شيشه‌اي ليتيم دي سيليكات شناخته شد. سپس با آناليز حرارتي دماي كريستالي پودر ليتيم دي سيليكات، 658 تا 670 درجه سانتيگراد تعيين شد. اين پودر به وسيله‌ي آسياب بال‌ميل با 0، 5، 10، 15 و 20 درصد زيركونيا تركيب شد و به روش SPS قطعه بالك شكل گرفت. سپس به بررسي خواص مكانيكي و مشخصه يابي قطعات پرداخته شد. قطعات علاوه بر آزمون XRD براي مشخصه يابي فازهاي موجود و كريستال‌هاي به‌وجود آمده، مورد بررسي ميكروسكوپي مواد قرار گرفتند. در تصاوير ميكروسكوپ نوري و الكتروني به بررسي فاز ليتيم دي سيليكات پرداخته شد و فازهاي ميله‌اي شكل ليتيم دي سيليكات مشاهده شد. نتيجه آزمون‌هاي مكانيكي نيز با توجه به تعداد قطعات SPS شده با 0 ،5 ،10 ،15 و 20 درصد زيركونيا به ترتيب داراي 310،227،280،310 و 340 مگاپاسكال استحكام خمشي و داراي MPam^(1/2) 4.8 ،4.7 ،4.9 ،5.2 و 5.4 چقرمگي شكست بودند. در نتايج مقالات و پژوهش‌هاي گذشته، محققان به استحكام خمشي 200 تا 800 مگاپاسكال، سختي 800 مگاپاسكال تا 4 گيگاپاسكال و چقرمگي شكست MPam^(1/2) 1.5 تا 3.5 دست يافته بودند كه با توجه به ساختار مواد با افزايش سختي و استحكام، چقرمگي شكست كاهش پيدا مي‌كرد و بلعكس با بهبود چقرمگي شكست، استحكام و سختي كاهش مي‌يافت. در اين پژوهش بهترين خواص مربوط به سيستم ليتيم دي سيليكات داراي 20 درصد زيركونيا بود كه به روش SPS شكل‌گرفته است. اين ساختار داراي استحكام خمشي 340 مگاپاسكال و چقرمگي شكست MPam^(1/2) 5.4 بدست آمد. افزايش چقرمگي شكست را مي‌توان به علت وجود زيركونيا و همچنين استفاده از SPS به عنوان فرايند ساخت دانست. در آخر به‌منظور يافتن بهترين خواص، عمليات حرارتي دو مرحله‌اي در دماي 700 و 800 درجه سانتيگراد نيز انجام شد. عمليات حرارتي باعث افت خواص مكانيكي شد. علت اين اتفاق را مي‌توان، دستيابي به ساختار كريستالي ليتيم دي سيليكات بعد از عمليات SPS و رشد كريستال ها بعد از عمليات حرارتي دانست كه موجب كاهش خواص قطعات شد. به نظر مي‌رسد ساخت قطعه بالك به روش SPS با تركيب زيركونيم در ساختار، ضمن حفظ استحكام خمشي باعث افزايش چقرمگي مي‌شود.
چكيده انگليسي :
The need to increase aesthetics and strength and biocompatibility for tooth restoration has led to the development of ceramics with high mechanical strength. Metal, polymer and ceramic materials are used in making dental veneers. The use of ceramics as dental veneers was due to their high resemblance to teeth and biocompatibility. Among dental ceramics, lithium disilicate has been considered by researchers because of its excellent clarity and strength. However, due to the lower fracture toughness than other materials, the synthesis of lithium disilicate ceramic glass composite in order to achieve a structure with good toughness and mechanical strength is one of the goals of researchers. In this study, by adding zirconia to the structure of lithium disilicate and using SPS process, we tried to increase the toughness while maintaining strength. First, lithium disilicate powder was synthesized by casting. The glass powder was characterized and subjected to XRD and DTA testing. Lithium disilicate glass powder was identified. Then, by thermal analysis, the crystal temperature of lithium disilicate powder was determined to be 658 to 670 ° C. This powder was mixed with 0, 5, 10, 15 and 20% zirconia by ball mill and formed into bulk part by SPS method. Then the mechanical properties and characterization of the parts were investigated. In addition to the XRD test, the components were examined microscopically to characterize the existing phases and the resulting crystals. In the light and electron microscope images, the lithium disilicate phase was examined and the rod-shaped phases of lithium disilicate were observed. The results of mechanical tests according to the number of SPS parts with 0, 5, 10, 15 and 20% zirconia have 310, 227, 280, 310 and 340 MPa flexural strength and have MPam ^ (1/2) 4.8, 4.7 , 4.9, 5.2 and 5.4 were fracture toughness. In the results of previous articles and researches, the researchers had achieved flexural strength of 200 to 800 MPa, hardness of 800 MPa to 4 MPa and fracture toughness of MPam ^ (1/2) 1.5 to 3.5, which due to the structure of the material with increasing hardness and strength, Fracture toughness decreased, and conversely, as fracture toughness improved, strength and stiffness decreased. In this study, the best properties of lithium disilicate system had 20% zirconia, which was formed by SPS method. This structure has a flexural strength of 340 MPa and a fracture toughness of MPam ^ (1/2) of 5.4. The increase in fracture toughness can be attributed to the presence of zirconia as well as the use of SPS as a fabrication process. Finally, in order to optimize the properties, two-stage heat treatment was performed at 700 and 800 ° C. Heat treatment caused a decrease in mechanical properties. The reason for this can be attributed to the achievement of the crystal structure of lithium disilicate after SPS operation and the growth of crystals after heat treatment, which reduced the properties of the parts. It seems that the construction of the block piece by SPS method by combining zirconium in the structure, while maintaining the flexural strength, increases the toughness.
