Трите фази на циркония
Циркониевият оксид или циркониевият оксид (ZrO 2 ) съществува в различни видове въз основа на съдържанието на итрий и еднородния или хибриден състав на кристалната решетка.
Различните видове цирконий са изградени от три различни „фази“, всяка със собствена кристална структура или решетка. Цирконият приема моноклинна кристална структура при стайна температура и преминава към тетрагонална и кубична при по-високи температури. Фазовите преходи от моноклинна към тетрагонална към кубична фаза предизвикват обемни промени.
Моноклинният цирконий има ниска якост и полупрозрачност. Тетрагоналният и кубичният цирконий съществуват при стайна температура, когато са стабилизирани с други оксиди , наречени „ допанти “ . Добавките включват итриев оксид (Y 2 O 3 , итрий) и калциев оксид ( CaO ). Често се добавят и малки количества алуминиев оксид (Al 2 O 3 , алуминиев оксид).
трансформационно закаляване
Устойчивост на циркония
Тетрагоналният цирконий е изключително здрав, благодарение на уникален процес на трансформационно закаляване . Когато започне да се образува пукнатина, тетрагоналният цирконий около пукнатината се трансформира в моноклинна структура и по този начин се разширява при разпространение и подобрява издръжливостта на материала. Въпреки че повишава якостта на счупване, повтарящите се цикли на трансформация могат да доведат до деградация с течение на времето, особено във влажна среда. Това е причината, поради която пясъкоструенето на циркония не трябва да се извършва при високо налягане и трябва да се избягва смилането му след синтероване. Този процес на разграждане се смекчава от съдържанието на алуминиев оксид.
Сила и прозрачност: компромис
Трябва да се добавят приблизително 3 mol% итриев оксид, за да се поддържа стабилен материал при стайна температура; следователно тази разновидност понякога се описва като 3Y цирконий или 3Y-TZP (тетрагонален стабилизиран циркониев поликристал; напр. Първоначален циркониев диск HT ).
Повишените нива на итрий (обикновено 5Y-TZP с 5 молни % Y-TZP или повече) и по-високият дял на кубична фаза в циркониевия оксид водят до по-висока полупрозрачност, но намаляват якостта (напр. Първоначален циркониев диск UHT ). Кубичният цирконий не проявява трансформационна твърдост и е по-крехък от тетрагоналния цирконий , но по-здрав от моноклинния цирконий. Други добавки като Al 2 O 3 в много малки количества допълнително влияят на ZrO 2 решетката.
Цирконий с по-ниско съдържание на итрий (3Y-TZP, 3 mole % Y-TZP) има по-добри механични свойства и по-малка прозрачност, докато повишеното съдържание на итрий (5Y-TZP с 5 mole % Y-TZP) има повече прозрачност, но представя по-ниски механични свойства. Въпреки това, той все още е по-силен от литиев дисиликат !
Следователно, цирконийът може да бъде циментиран или конвенционално (напр. FujiCEM Evolve ) или адхезивно (напр. G-CEM ONE , който съдържа MDP)
| Тетрагонален | Тетрагонален/кубичен | Тетрагонален/кубичен |
|---|---|---|
|
100% тетрагонален |
~75% тетрагонален ~25% кубичен |
~50% тетрагонален ~50% кубичен |
|
3Y-TZP/0.25 Al2O3 |
4Y-TZP/0.05 Al2O3 “4 - Tо поколение” |
5Y-TZP/0.05 Al2O3 “3 -то поколение” |
|
3Y-TZP/0.05 Al2O3 “2- ро поколение” |
5Y-TZP/0.02 Al2O3 “5 -то поколение” |
Различни форми на циркония. Обърнете внимание, че числото преди "Y" показва моларния процент съдържание на итриев оксид, а не генерирането.
Докато основните видове цирконий са обяснени накратко тук, той се предлага в много различни форми и разновидности. Важно е да запомните, че единият цирконий не е друг, което трябва да се има предвид, когато се вземат решения за лечение
- Chevalier J, Gremillard L, Virkar AV, Clarke DR. Тетрагонално-моноклинна трансформация в цирконий: научени уроци и бъдещи тенденции. J Am Ceram Soc. 2009;92(9):1901–1920.
- Belichko DR, Konstantinova TE, Volkova GK, Mirzayev MN, A.V. Maletsky AV, V.V. Burkhovetskiy VV, ADoroskevich AS, Mita C, Mardare DM, Janiska B, Nabiyev AA, Lyubchyk AI, Tatarinova AA, Popov E. Ефекти от допирането на YSZ керамика с силициев диоксид и алуминиев оксид върху неговата структура и свойства. Mater Chem Phys. 2022;287:126237 .