3种可切削树脂陶瓷复合材料机械性能比较

目的:采用体外研究方法 ,比较3种可切削树脂陶瓷复合材料的挠曲性能、断裂韧性及硬度。方法 :选择UpceraHyramic、3M Lava Ultimate、Vita Enamic和对照组玻璃陶瓷Vitablocs MarkⅡ,分别制作成长、宽、高为16 mm×4 mm×1.0 mm、2.0 mm的挠曲强度实验试件,17 mm×4 mm×3 mm的断裂韧性实验试件和厚度为4 mm的硬度实验试件。应用万能实验机以0.5 mm/min的加载速度,测量并计算试件挠曲强度值和断裂韧性值;应用显微硬度仪测量并计算硬度值;扫描电镜观察试件断面粗糙程度。采用SPSS17.0软件包对实验数据进行单因素方差分析。结果:厚度1 mm时,各组挠曲强度值为Hyramic(207.7515±13.12) MPa>Vita Enamic(182.0286±15.18)MPa>Lava Ultimate(145.8469±8.98)MPa>Vitablocs MarkⅡ(103.0542±18.19)MPa;挠曲模量为Vitablocs MarkⅡ(49.49±5.50)GPa>Vita Enamic(40.65±3.80)GPa>Hyramic (14.89±2.38)GPa>Lava Ultimate (7.09±1.24)GPa。厚度2 mm时,各组挠曲强度值为Hyramic (208.1986±25.07)MPa>Lava Ultimate (172.9297±12.73) MPa>Vitablocs MarkⅡ(158.6587±15.37)MPa>VitaEnamic(155.3670±13.77)MPa;挠曲模量为Vitablocs MarkⅡ(24.07±1.86)GPa>Vita Enamic(19.64±0.98)GPa>Hyramic(10.35±0.87)GPa>Lava Ultimate (8.68±0.86)GPa。断裂韧性为Vita Enamic (1.6357±0.16)MPa·m^(1/2)>Lava Ultimate(1.4286±0.11)MPa·m^(1/2)>Vitablocs MarkⅡ(1.3233±0.10)MPa·m^(1/2)>Hyramic(1.0614±0.09) MPa·m^(1/2)。各实验组硬度均显著低于对照组。结论:根据ISO 6872/2008,3种可切削树脂陶瓷复合材料均满足临床强度需要。其中,Hyramic在不同厚度条件下都表现出了较高的挠曲强度,是比较理想的后牙修复材料;而Vita Enamic在1 mm时具有更高的机械强度,且韧性好,适用于后牙咬合空间有限且咬合力较大的患者的修复,即(牙合)贴面。

可陶瓷化酚醛树脂复合材料研究进展

可陶瓷化酚醛树脂复合材料是一种由酚醛树脂基体、成瓷填料、助熔剂等填料组成的新型耐热材料,这种材料可在高温中形成陶瓷层,起到隔绝氧气和热量的作用,提高材料的耐热性能。从可陶瓷化酚醛树脂复合材料的主要填料和酚醛树脂耐热改性两方面进行综述,并对可陶瓷化酚醛树脂复合材料的未来进行了展望。

聚合物基陶瓷化复合材料的研究进展

聚合物基陶瓷化复合材料具有有机高分子材料和无机陶瓷的优异性能,可在高温下变成多孔结构和冲击陶瓷层,陶瓷层可阻碍热量传递,隔离可燃物与氧气的接触,因此具有很好的阻燃和耐火作用,是一种新型耐火和耐高温材料。介绍了聚合物基陶瓷化复合材料的组成及其陶瓷化机理,综述了聚合物基陶瓷化复合材料的分类,包括橡胶类陶瓷化复合材料、乙烯聚合物基陶瓷化复合材料、环氧树脂基陶瓷化复合材料、酚醛树脂基陶瓷化复合材料等。未来的研究重点主要集中在提高陶瓷填料与树脂基体的相容性、制备高效阻燃剂和高效陶瓷化体系的设计上。

不同粘接系统用于树脂陶瓷复合材料的体外实验研究

目的:研究不同粘接系统及老化处理对树脂陶瓷复合材料与牙本质间粘接强度的影响。方法:本研究使用了一种新型树脂陶瓷修复材料(Lava^(TM)Ultimate,优韧瓷)。在实验的第一部分,将制备好的离体牙随机分为3组,按照两步法自酸蚀通用型粘接系统、全酸蚀粘接系统、一步法自酸蚀通用型粘接系统将优韧瓷块与离体牙的牙本质面粘接,使用微机控制电子万能实验机测试每组粘接试件的静态断裂强度,并观察其断口形貌。实验第二部分则将以上3组粘接系统的剪切样本浸泡在3种不同酸碱度的溶液(可乐、苏打水、人工唾液)中,30 d后比较各组剪切强度间差异。结果:对于树脂陶瓷复合材料优韧瓷,一步法及两步法自酸蚀通用型粘接系统组的剪切强度皆优于全酸蚀粘接系统组,而一步法自酸蚀通用型粘接系统组与两步法自酸蚀通用型粘接系统组的粘接性能差异无统计学意义。3种粘接系统在不同浸泡液中浸泡老化后剪切强度均下降,但差异无统计学意义,浸泡液种类对剪切强度的影响也无统计学差异。结论:3种粘接系统对优韧瓷与牙体间的剪切强度均达到临床要求,且酸碱老化处理不影响3种粘接系统的剪切强度。

超声振动辅助切削对碳纤维增强树脂复合材料面下损伤影响的仿真研究

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在传统加工(OC)过程中存在着切削力过大、表面质量不佳、面下损伤较为严重等问题。为了改善上述问题,本文提出使用超声振动辅助切削(UVC)工艺加工CFRP,通过仿真分析对切削力与面下损伤深度进行研究。结果表明:使用UVC加工CFRP可降低13%~80%的切削力,且纤维方向角对切削力影响较小。与OC相比,UVC切削0°、45°纤维方向角的CFRP时可以减少约50%的面下损伤深度;在切削90°、135°纤维方向角的CFRP时虽然没有改善面下损伤深度,但取得了较为平整的已加工表面以及较小的损伤区域。

树脂陶瓷复合材料在微创修复前牙缺损中的应用效果及美学评价

目的:探讨树脂陶瓷复合材料在微创修复前牙缺损中的应用效果及美学评价。方法:选取笔者医院2019年7月-2022年4月收治的230例前牙缺损患者(共230颗患牙)为研究对象,通过随机数字表法将患者分为实验组(n=115)和对照组(n=115)。对照组接受光固化复合树脂材料进行牙体缺损修复,实验组采用树脂陶瓷复合材料修复牙体缺损。比较两组的修复疗效、美学满意度及并发症发生率;采用牙周相关指数和视觉模拟评分(Visual analogue scale,VAS)量表评估两组治疗前和治疗后1、3个月牙周情况和疼痛程度。结果:治疗后,实验组患者总有效率达95.65%,高于对照组的88.69%(P<0.05);治疗后3个月,两组牙周菌斑指数和牙龈指数较治疗后1个月均显著降低,且实验组牙周菌斑指数和牙龈指数均显著低于对照组(P<0.05);治疗后1个月,两组患者VAS升高,实验组患者VAS评分显著低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);对照组美学满意度91.30%,实验组美学满意度97.39%,差异有统计学意义(P<0.05);实验组并发症发生率(3.47%)显著低于对照组(10.43%),差异有统计学意义(P<0.05)。结论:树脂陶瓷复合材料在微创修复前牙缺损中的临床疗效和美学满意度较高,并且可有效改善患者牙周情况。

PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料的制备和性能研究

以乙酸铅、乙酸镧、乙酸氧锆和钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备了掺镧锆钛酸铅(PLZT)凝胶纤维.该纤维经热解、烧结后成为直径约25μm的陶瓷纤维.陶瓷纤维的表面和断面形貌的电子扫描图象表明,该陶瓷纤维均匀致密.用阿基米德法测得陶瓷纤维的密度为:7.78×103kg/m3.对于直径为4.4mm、厚度为43μm、陶瓷含量为70％的PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料压电片,测得其压电常数d33、机电转换常数kt分别为:410pC/N和0.631.

树脂基复合材料用陶瓷涂层防护性能分析

采用等离子喷涂铝粉作为打底材料在碳纤维增强聚酰亚胺复合材料(PMC)基体上制备了Al2O3和ZrO2轻质陶瓷防护涂层,测试了涂层的剪切结合强度、耐热循环性能、抗冲蚀性能、隔热性能。结果表明,等离子喷涂铝粉作打底层的涂层系统,性能优于电弧喷铝或电弧喷锌作打底层的涂层系统。带有Al2O3涂层的试样失重不到基体材料失重的1/3,Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的冲蚀防护。Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的隔热防护,ZrO2涂层隔热性能优于Al2O3涂层。

高硅氧玻璃纤维／酚醛树脂复合材料切削力的试验研究

通过用PCD刀具对高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的车削试验,采用正交试验和回归分析法,研究了切削用量三要素对切削力的影响规律,建立了切削力的经验模型。结果表明,背吃刀量是影响切削力的主要因素,增大背吃刀量时主切削力和进给力都显著增大;增大进给量也使主切削力增大,但其影响小于背吃刀量;而切削速度对切削力的影响很小。所建切削力经验公式可作为切削加工该复合材料时切削用量选择及切削力控制的依据。

SiC/Ti(C,N)/Al_2O_3陶瓷复合材料的抗热震性能设计及其切削应用

抗热震性能是结构陶瓷材料的重要性能之一.以抗热震断裂参数表征材料的抗热震性能,采用理论与实验相结合的方法,建立了基于抗热震性能的陶瓷复合材料的组分设计模型,并采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分.结果表明:当Ti(C,N)和SiC的体积含量分别为10.4%和27.1%时,该材料具有最高的抗热震性能,比纯氧化铝陶瓷提高约55%.在此基础上,利用热压技术制得一种SiC/Ti(C,N)/A l2O3复合陶瓷材料.将该材料制成切削刀具,并在切削实验中通过设计切削条件使得刀具主要承受热载荷和热应力的作用,从而发生热冲击破损.实验发现,SiC/Ti(C,N)/A l2O3复合陶瓷刀具切削淬火钢时的抗热冲击破损性能较纯A l2O3陶瓷提高约62—68%,与抗热震性能设计的理论预测基本吻合.这表明,该设计方法是可行的.

不同纤维方向角时碳纤维增强树脂基复合材料切削力建模

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)切削中,存在纤维断裂、基体失效和界面相失效等多个过程,且不同纤维切削角时切屑形成机理不同,因而CFRP切削力的有效预测非常困难。对此本文结合最小势能原理和Winkler弹性地基梁理论,基于CFRP代表性单元(RVE),利用其微元求解纤维挠曲变形方程,分别分析了不同纤维方向角时三个切削变形区的力学行为,并完成纤维临界损伤长度的预测,最终形成不同纤维方向角时的CFRP切削力解析模型。通过CFRP直刃铣刀铣削实验,进行了切削力模型的验证,当纤维方向角在0°~180°时,切削力计算值和实验值随纤维方向角的变化趋势相吻合,切削力大小误差在15%以内。切削力随纤维方向角的增大先增后减,分别在90°和45°附近转变变化趋势。切削形貌表明,纤维方向角为135°时,CFRP铣边加工质量较差,临界损伤长度也较大。建立的切削力解析模型可以较为准确地预测CFRP正交切削力,可为CFRP切屑形成中的力学行为分析提供理论指导。

超声振动铣削陶瓷基复合材料切削力模拟研究

针对陶瓷基复合材料在加工过程中易出现毛刺、分层、崩边等加工问题,提出超声振动切削方法加工陶瓷基复合材料并进行了铣削过程的有限元模拟分析。给出了主轴转速、进给速度对铣削过程中各向切削力的影响,对比分析了超声振动铣削加工与普通铣削加工的切削力波形曲线。结果表明,两种加工方法各向切削力均随主轴转速的增大而减小,进给速度的增大而增大,但当主轴转速达到4000r/min时,超声作用消失,超声振动切削力与普通铣削切削力相当;同时,超声振动铣削加工条件下各向切削力峰值都明显低于普通铣削切削力,平均切削力更是有大幅度降低,超声振动切削方法更适合加工陶瓷基复合材料。

多孔Al_2O_3陶瓷/Al_2O_3超微粉/环氧树脂新型复合材料的性能研究

以孔隙规则排列的Al2O3多孔陶瓷为骨架,制备了多孔Al2O3陶瓷/Al2O3超微粉/环氧树脂新型复合材料。研究了三维连通陶瓷骨架对复合材料力学性能和高温尺寸稳定性的影响。研究结果表明,新型复合材料具有更优越的室温和高温力学性能。当陶瓷骨架含量为16.8%时,其室温的抗弯强度、抗弯模量、抗压强度和抗压模量分别为115.5MPa、3.6GPa、170.2MPa、2.4GPa。在120℃压缩时,其抗压强度、抗压模量分别为47.8MPa、0.9GPa。新型复合材料具有良好的高温尺寸稳定性,在180℃尚未发现变形。

热塑性树脂基复合材料混合部件中的陶瓷衬里机筒研究

通过实例阐述了热塑性树脂基复合材料对混合部件的磨损与腐蚀情况,概述了国内外提高耐磨和耐腐蚀部件的研究现状,报告了笔者对陶瓷衬里机筒的最新研究成果。

高温树脂基复合材料防护用轻质陶瓷涂层的制备

研究了采用Ni-3%Al粉末和纯铝、纯锌作为打底材料在碳纤维增强聚酰亚胺复合材料(PMC)基体上制备Al2O3轻质陶瓷防护涂层的可行性,测试了涂层的剪切结合强度和耐热循环性能。结果表明,等离子喷涂Ni-3%Al粉末会对PMC基体造成破坏,不适合于作为PMC基体上的打底材料。电弧喷铝也会对基体造成一定程度的破坏,结合强度和耐热循环性能较低。采用低电压、小电流电弧喷锌,可以获得和基体结合良好打底涂层,涂层剪切结合强度达10.45MPa。在其上制备的Al2O3陶瓷防护涂层耐热循环性能良好。

2种CAD/CAM树脂-陶瓷复合材料的临床应用研究

目的:比较两种不同计算机辅助设计/计算机辅助制作(CAD/CAM)的树脂-陶瓷复合材料嵌体修复后牙牙体缺损的临床效果,为该类材料的进一步临床应用提供参考。方法:纳入120例经过完善根管治疗拟行嵌体修复(下颌第一磨牙)的患者为研究对象,随机分为两组,分别采用LU(lava ultimate)与VE(vita enamic)行嵌体修复。在修复即刻、修复后6个月、修复后1年3个时间点,采用改良的美国公共健康协会(USPHS)的标准评价嵌体的修复效果。结果:在修复后1年随访中,两组材料的嵌体各项指标均取得了较高的成功率,LU组的修复体完整性的成功率为96.36%,VE组为98.07%,未出现继发龋和边缘不密合的情况,均取得了良好的患者满意度。两种材料的嵌体在修复体完整性、边缘密合度、继发龋等多个方面的比较无统计学差异(P> 0.05),仅在颜色匹配方面存在统计学差异(P <0.05)。结论:LU与VE两种材料的嵌体均是后牙牙体缺损的较为理想的修复选择。

陶瓷/树脂/纤维超混杂复合材料的界面控制

以具有不同表面状态的泡沫SiC陶瓷为基本骨架,以改性酚醛树脂为基体,加入短切高硅氧玻璃纤维制备了陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料,研究了界面控制对超混杂复合材料界面粘结强度的影响.结果表明,对于泡沫SiC陶瓷骨架,在表面生长多孔过渡层或表面堆积SiC颗粒等方法可提高树脂陶瓷之间界面的粘结强度.通过良好的界面控制,可显著提高复合材料的弯曲强度和弯曲模量,模量的提高比强度的提高幅度更大.偶联剂处理使高硅氧纤维与树脂基体的粘结强度增加,从而提高复合材料的弯曲强度.

考虑左旋切削刃切削连续性的碳纤维增强树脂基复合材料铣削研究

采用右旋切削刃铣刀加工碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)时,纤维层受单向轴向力作用而易产生分层、毛刺等损伤,采用左右旋切削刃共存的多刃微齿铣刀对纤维层施加双向轴向力能有效抑制损伤,但如何保证每层纤维都受到左右旋切削刃的切削作用成为抑制损伤的关键。以多刃微齿铣刀为研究对象,通过设计不同的分屑槽螺旋角,获得左旋切削刃切削面积连续、重叠及未连续三种类型的铣刀。通过实验研究发现:切削面积连续时,CFRP加工表面有少量毛刺及翻边;切削面积重叠时,CFRP加工表面无毛刺及撕裂损伤,效果最好;切削面积未连续时,加工表面有大量毛刺和撕裂损伤;此外,表面粗糙度值会随着分屑槽螺旋角的增大而增大。

陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料的力学性能

以泡沫SiC陶瓷为基本骨架,以改性酚醛树脂为基体,加入短切高硅氧玻璃纤维制备出陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料(SHCM),研究了泡沫陶瓷骨架和高硅氧纤维对材料力学性能的影响.结果表明,泡沫陶瓷骨架有利于材料的刚度和尺寸稳定性提高.加入泡沫陶瓷骨架后,纤维/树脂/陶瓷超混杂复合材料的压缩强度和压缩模量增大,随着泡沫陶瓷骨架含量的提高,弯曲模量大幅度提高而弯曲强度略有下降;随着高硅氧纤维含量的提高,材料的弯曲强度及弯曲模量均明显提高.

SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削试验研究

开展了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的超声振动辅助切削试验研究,对比研究超声振动辅助切削及普通切削条件下切削参数对切削力的影响规律。结果表明:SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削时优选钎焊金刚石磨头,超声振动辅助切削相较于普通切削的切削力降低了10%~20%,主轴转速、进给速度、切削深度都会影响超声振动辅助切削和普通切削时的切削力。为降低切削力、减小刀具磨损,超声振动辅助切削主轴转速应控制在4000 r/min。