本文關(guān)鍵詞：模擬口腔環(huán)境下鈷鉻合金烤瓷全冠飾瓷材料摩擦學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：修復(fù)體飾瓷材料屬于玻璃基陶瓷，具有良好的透光性和生物安全性，在口腔修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。它常被熔附于金屬基底冠上制成金屬烤瓷修復(fù)體（PFM），或燒結(jié)至核瓷基底上形成雙層結(jié)構(gòu)的全瓷修復(fù)體，用于改善基底冠的美學(xué)效果，使其成為既逼真美觀又堅(jiān)固耐用的陶瓷修復(fù)體。在恢復(fù)口頜系統(tǒng)咀嚼功能的同時(shí)，也重塑了頜面部的自然容貌，給予患者生理及心理上的雙重治療。然而，陶瓷本身固有的脆性，使得修復(fù)體飾瓷層在反復(fù)的咬合運(yùn)動(dòng)過程中容易發(fā)生磨損，材料微觀結(jié)構(gòu)上可能形成組織損傷，進(jìn)而導(dǎo)致裂紋發(fā)生及擴(kuò)展，最終造成飾瓷層崩脫、斷裂，這一現(xiàn)象嚴(yán)重影響著修復(fù)治療效果，是目前臨床瓷修復(fù)體面臨的主要問題。 根據(jù)機(jī)械摩擦學(xué)理論可知，材料的摩擦磨損行為應(yīng)符合摩擦學(xué)時(shí)間特性，即認(rèn)為材料的磨損過程是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)發(fā)展的，且應(yīng)當(dāng)包含“跑合（磨合）期”、“穩(wěn)定磨損期”及“劇烈磨損期”三個(gè)特征磨損階段。而以往對于齒科陶瓷材料磨損性能的研究，多是通過對完成規(guī)定磨損循環(huán)后的陶瓷材料進(jìn)行橫向比較，未與“材料磨損三階段”的規(guī)律相結(jié)合，無法全面了解和準(zhǔn)確把握其磨損行為的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程及不同階段的特點(diǎn)，因而所得到的研究結(jié)果具有一定的局限性。此外，與不同基底材料之間的差異相比，烤瓷和全瓷修復(fù)體的飾瓷材料在組成成分以及機(jī)械力學(xué)性能方面較為相似，因此本實(shí)驗(yàn)擬選用鈷鉻合金烤瓷修復(fù)體飾瓷作為飾瓷材料的代表，基于機(jī)械摩擦學(xué)中全面評價(jià)材料摩擦學(xué)行為的時(shí)間特性理論，全面、動(dòng)態(tài)的研究飾瓷材料磨損行為的發(fā)生與發(fā)展過程。 研究目的： 通過模擬口腔環(huán)境下體外循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)及有限元應(yīng)力分析法，探討不同應(yīng)力條件下飾瓷材料的摩擦學(xué)時(shí)間特性，了解其磨損發(fā)展規(guī)律及微觀組織演變過程，以及不同應(yīng)力大小對整個(gè)磨損行為的影響。為臨床合理設(shè)計(jì)和利用瓷修復(fù)體，以及進(jìn)一步提高飾瓷材料機(jī)械穩(wěn)定性提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 研究方法： 1、不同磨損程度鈷鉻合金烤瓷全冠飾瓷層有限元應(yīng)力分析：按照加載頭直徑與載荷大小將實(shí)驗(yàn)分為3組：4mm加載頭、350N載荷組；10mm加載頭、350N載荷組；10mm加載頭、150N載荷組。分析不同磨損程度下，各組模型飾瓷層的應(yīng)力大小及分布狀態(tài)。 2、模擬口腔環(huán)境條件下鈷鉻合金烤瓷全冠飾瓷層摩擦學(xué)時(shí)間特性的研究：制作標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)下頜第一磨牙鈷鉻合金烤瓷全冠；按照加載頭直徑與載荷大小將實(shí)驗(yàn)分為3組，4mm加載頭、350N高應(yīng)力組；10mm加載頭、350N中應(yīng)力組；10mm加載頭、150N低應(yīng)力組；并對每組試件在冷熱交替水環(huán)境下進(jìn)行循環(huán)加載（TCML）240萬次（相當(dāng)于正常成人10年咬合次數(shù)）。利用三維表面形貌儀測定飾瓷磨損區(qū)表面積隨時(shí)間變化的磨損曲線，，以表征不同組中飾瓷材料的摩擦學(xué)時(shí)間特性。 3、不同磨損階段飾瓷微觀組織結(jié)構(gòu)及相關(guān)物理參數(shù)的研究：利用電子顯微鏡及三維表面形貌儀，對處于不同磨損階段的各組飾瓷材料表層及亞表層微觀組織結(jié)構(gòu)、表面粗糙度，以及最終磨損狀態(tài)下各組飾瓷材料磨損表面積及瓷層抗壓載荷進(jìn)行分析研究。 研究結(jié)果： 1、隨著磨損程度加深，飾瓷磨損區(qū)表面積增大，瓷層平均厚度減小，應(yīng)力峰值由高逐漸降低。不同加載條件下，應(yīng)力峰值及其分布的變化趨勢相似。且當(dāng)處于同一磨損程度時(shí)，4mm加載頭、350N載荷組應(yīng)力值最高(高應(yīng)力組)；10mm加載頭、350N載荷組次之(中應(yīng)力組)；10mm加載頭、150N載荷組最低(低應(yīng)力組)。 2、在240萬次循環(huán)加載過程中,不同應(yīng)力組飾瓷材料的磨損行為均呈現(xiàn)出隨時(shí)間的三階段變化特征，其中高應(yīng)力組三個(gè)特征磨損階段之間界限不明顯，磨損量始終表現(xiàn)出向上增長趨勢。整個(gè)磨損過程中，跑合期與穩(wěn)定磨損期持續(xù)時(shí)間較短（0-50萬次）,劇烈磨損期持續(xù)時(shí)間較長(50-240萬次)；中應(yīng)力組3個(gè)磨損階段分布較平均（0-50萬次為跑合期，50-150萬次為穩(wěn)定磨損期，150-240萬次為劇烈磨損期）；而低應(yīng)力組只存在跑合期與穩(wěn)定磨損期（0-60萬次為跑合期，60-240萬次為穩(wěn)定磨損期）。 3、各應(yīng)力組飾瓷材料的微觀組織結(jié)構(gòu)、表面粗糙度均與其相應(yīng)的磨損階段之間關(guān)系密切。跑合期時(shí)磨損區(qū)材料表面磨痕密集，表面粗糙度較高；穩(wěn)定磨損期時(shí)磨損區(qū)表面局部磨痕加深，局部卻較為完整。此外，亞表層出現(xiàn)裂紋，表面粗糙度減�。粍×夷p期時(shí)亞表層裂紋擴(kuò)展至表面，材料脫落，磨損區(qū)表面粗糙度升高。各應(yīng)力組飾瓷的微觀形貌及物理參數(shù)變化趨勢相似，但高應(yīng)力組飾瓷材料亞表層裂紋尺寸較大，抗壓載荷低，磨損表面積最大；低應(yīng)力組亞表層裂紋尺寸最小，抗壓載荷高，磨損表面積最��；中應(yīng)力組居中。 結(jié)論： 在模擬人體口腔咬合運(yùn)動(dòng)的循環(huán)加載條件下，飾瓷材料的磨損行為呈現(xiàn)出以三階段為表征的摩擦學(xué)時(shí)間特性。在不同的磨損階段，飾瓷材料的表面粗糙度變化、表面及亞表層微觀組織演化與其所對應(yīng)磨損階段的磨損量、磨損率變化之間關(guān)系密切。不同的應(yīng)力條件對摩擦學(xué)時(shí)間特性有重要影響。研究結(jié)果提示我們，處于模擬口腔環(huán)境下的飾瓷材料，其磨損行為符合機(jī)械力學(xué)的摩擦學(xué)時(shí)間特性。這為今后研究齒科陶瓷的磨損性能開辟了新的思路。并且對于深入了解瓷修復(fù)體磨損過程及其微觀機(jī)制,把握修復(fù)治療預(yù)后，合理設(shè)計(jì)修復(fù)體，及進(jìn)一步研發(fā)性能優(yōu)異的陶瓷材料具有較大意義。
【關(guān)鍵詞】：飾瓷 烤瓷修復(fù)體 循環(huán)加載 水環(huán)境 磨損 微觀組織結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R783.1
【目錄】：

• 縮略語表5-6
• 中文摘要6-9
• Abstract9-13
• 前言13-14
• 文獻(xiàn)回顧14-28
• 實(shí)驗(yàn)一 不同磨損程度鈷鉻合金烤瓷全冠飾瓷層有限元應(yīng)力分析28-38
• 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及軟件28
• 2 實(shí)驗(yàn)方法28-31
• 2.1 標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)模型的建立28-29
• 2.2 不同磨損程度模型的建立29-30
• 2.3 參數(shù)化模型建立30-31
• 2.4 加載約束31
• 3 結(jié)果31-36
• 3.1 磨損表面積與平均瓷層厚度31-32
• 3.2 飾瓷應(yīng)力大小及分布狀態(tài)32-36
• 4 討論36-38
• 實(shí)驗(yàn)二 模擬口腔環(huán)境下鈷鉻合金烤瓷全冠飾瓷層摩擦學(xué)時(shí)間特性的研究38-47
• 1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備38-39
• 2 實(shí)驗(yàn)方法39-41
• 2.1 試樣制備39
• 2.2 試件裝配及循環(huán)加載39-40
• 2.3 隨循環(huán)次數(shù)動(dòng)態(tài)檢測磨損量40-41
• 2.4 循環(huán)加載過程中磨損速率的表征41
• 3 結(jié)果41-44
• 3.1 不同加載條件下的摩擦學(xué)時(shí)間特性41-44
• 3.2 磨損速率變化趨勢44
• 4 討論44-47
• 實(shí)驗(yàn)三 不同磨損階段飾瓷材料微觀組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的研究47-63
• 1 實(shí)驗(yàn)材料及檢測設(shè)備47-48
• 2 實(shí)驗(yàn)方法48-49
• 2.1 試樣制備48
• 2.2 試件裝配及循環(huán)加載48
• 2.3 表層及表層下微觀組織的觀察48
• 2.4 表面粗糙度的測定48-49
• 2.5 磨損表面積的測量比較49
• 2.6 試件的抗壓性檢測49
• 2.7 統(tǒng)計(jì)分析49
• 3 結(jié)果49-60
• 3.1 微觀組織形貌觀察49-58
• 3.2 表面粗糙度的測量58
• 3.3 磨損表面積的測量比較58-59
• 3.4 試件的抗壓性檢測59-60
• 4 討論60-63
• 小結(jié)63-65
• 參考文獻(xiàn)65-74
• 個(gè)人簡歷和研究成果74-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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3 田曉;賈克軍;祝彥;王翠表;;陶瓷材料磨損機(jī)制及磨損程度評價(jià)方法綜述[J];潤滑與密封;2012年01期

4 韓春鳴;胡肖強(qiáng);;采用圓度儀測量球形運(yùn)動(dòng)副承載面磨損量方法[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版);2009年02期

本文編號：798493