可切削生物微晶玻璃的制备与性能的研究

摘要

通过对玻璃相中原位生成微晶的调控,实现其可切削化,将对其在齿科材料方向的应用具有重要意义。为此本文开发了一种新型可切削生物微晶玻璃材料,使材料同时具有可切削性能和生物活性,该材料不仅可作为口腔修复材料制备全瓷义齿,同时也有望应用于其它骨修复学科。
　　本文以K2CO3、MgO、SiO2、Al2O3、CaF2、等为原料,用P2O5作为晶核剂并改善材料的生物相容性,在1500℃熔炼1.5h浇铸成透明玻璃。经过初步差热分析结果确定采用阶梯析晶的热处理制度,确定核化温度为660℃,晶化温度选择在700℃、800℃、900℃、1000℃四个温度。经过热处理最后成功研制出主晶相为氟金云母(KMg3(Si3Al)O10F2)的微晶玻璃。
　　X射线衍射分析(XRD)的结果表明,不同配方的试样在不同热处理温度都能析出氟金云母晶体。扫描电子显微镜观测(SEM)发现:试样在800℃热处理时析出球形的氟金云母;试样在1000℃热处理时析出层片状的氟金云母。采用差热分析(DTA)法进行析晶动力学研究发现:当试样在800℃热处理时,晶化指数为1.5,利于形成球形的氟金云母;当试样在1000℃热处理时,晶化指数为2,更易于形成层片状的氟金云母。材料的显微硬度随热处理温度的升高逐渐降低,随着P2O5加入量的增加逐渐降低;材料的断裂韧性的随热处理温度的升高逐渐升高,随P2O5加入量的增加逐渐降低;材料的抗弯强度随热处理温度的升高逐渐升高,随P2O5加入量的增加逐渐升高;材料的耐磨性的变化趋势与强度变化的趋势相反。机械性能结果表明,摩尔配方为37.241％SiO2、6.207%Al2O3、37.241%MgO、6.207%K2CO3、12.414%CaF2、0.690%P2O5的玻璃在900℃热处理后的试样综合力学性能最好,对该材料进行钻孔和车螺纹实验验证了其具有良好的可切削性能。对选出的综合性能最好的材料进行模拟体液浸泡及体外细胞毒性分析,结果表明该材料具有良好的生物活性和生物相容性。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 微晶玻璃的研究概况

1.3 生物玻璃的研究现状

1.4 本文研究的目的

1.5 本文研究的主要内容

第2章 样品制备

2.1 实验用原材料及设备

2.2 玻璃配方设计

2.3 制备工艺

2.4 性能测试及表征

第3章 析晶动力学研究

3.1 差热分析确定热处理工艺

3.2 热处理对材料晶体结构的影响

3.3 热处理对材料显微结构的影响

3.4 材料的析晶动力学机理分析

3.5 本章小结

第4章 可切削生物微晶玻璃性能的研究

4.1 显微硬度的测定

4.2 可切削性的评价

4.3 抗弯强度的测定

4.4 耐磨性能的测定

4.5 本章小结

第5章 材料的生物性能评价

5.1 生物活性的评价

5.2 体外细胞毒性实验

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢