全瓷冠断裂失效行为的断口形貌分析(3)
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【摘要】饰瓷-核瓷界面是双层全瓷结构的薄弱环节,容易发生饰瓷大面积崩瓷甚至崩脱,产生残余应力是饰核瓷分层的主要原因[15]。饰瓷与核瓷的热膨胀系数不匹
饰瓷-核瓷界面是双层全瓷结构的薄弱环节,容易发生饰瓷大面积崩瓷甚至崩脱,产生残余应力是饰核瓷分层的主要原因[15]。饰瓷与核瓷的热膨胀系数不匹配在饰瓷内部残余应力梯度的产生中起主导作用,直接影响裂纹扩展[16]。目前建议热膨胀系数在-0.61×10?6-1.02×10?61/K 的之间差异可以最小化内部残余应力。另外,全瓷烧结时冷却速度过快也是残余应力积聚的重要因素[17],由于全瓷材料是热的不良导体,饰瓷烧结冷却过快造成热量不能及时释放,饰瓷-核瓷界面产生明显的温度梯度,形成残余热应力。因此,全瓷烧结过程中建议技师采用慢速冷却方案,以增强饰瓷内部的固化强度并最小化残余应力[18]。
饰瓷内部任何部位的缺陷(如气孔、裂缝甚至空洞)均可导致应力的集中和裂纹形成,是全瓷修复体折断的危险因素[19]。饰瓷烧结时瓷粉成为流动性的熔融状物质,易发生孔隙融合产生更大的气孔,建议烧结完成后增加一层流动性好的釉瓷,以减少饰瓷表面气孔形成。技工制作过程中产生的人为结构缺陷,如打磨调改产生的表面划痕、不适当的喷砂处理造成的微细损伤,这些成为水、细菌等进入全瓷材料内部的通道,是潜在的裂纹源。因此,所有调整后的全瓷冠表面需进行抛光和上釉,从而提升饰瓷表面质量。
实验中所有全瓷冠的咬合接触区均可发现饰瓷的表面磨损,分析发现有10 例的断裂起源于咬合面的过度磨损,与以往文献报道相似[20]。每个咀嚼周期内与对侧牙滑动接触产生的微裂纹,看似无害,但是在循环载荷和唾液侵入的影响下,裂纹加剧导致修复体失效。1 号病例折裂起源于颈部薄弱边缘,可能由于牙本质的弹性模量低于任何全瓷材料,在高咬合载荷下颈部牙本质膨胀形变明显,从而产生环向应力[21],导致颈缘处折断,因此建议牙体预备时保证足够尺寸的颈部边缘。9 号病例发生切缘的大面积折断,主要是对刃咬合未形成多点咬合接触,尤其在咬到硬物时接触区产生较大的垂直向应力集中而发生瞬时折裂。因此在临床设计全瓷修复体咬合时,应与对侧牙边缘嵴或牙尖嵴形成咬合接触,避免牙尖顶式接触,形成多点接触[22],减少应力集中,并嘱咐忌咬硬物。
除了上述影响因素以外,黏结剂的种类、厚度、粘接技术[23]、瓷表面处理技术等都对全瓷修复体的抗折性能产生影响[24],这需要进一步的深入研究。实验结果表明,临床失效全瓷冠的循环疲劳损伤表现形式与体外模拟实验结果相似,由于实验的局限性断裂失效应力评估还需进一步研究。
实验应用断口形貌学分析临床失效的的全瓷冠折裂片,得出以下结论:循环疲劳的产生是全瓷冠折断的重要原因,其中放射状裂纹是失效的主要模式,瓷层的厚度与核瓷和饰瓷厚度比密切影响它的产生;饰瓷-核瓷界面是双层全瓷冠的薄弱环节,选择匹配的热膨胀系数和慢冷却方案有利于饰瓷与核瓷的结合;结构缺陷是潜在的裂纹源;异常咬合导致的应力集中也是造成全瓷冠折断的危险因素,临床设计时建议多点接触分散咬合应力。
图1 |有助于实验的常见断口形貌特征Figure 1 |Common fractographic features helpful to this study图注:a 为扫描电镜下的典型锥状裂纹(cone crack,箭头示),饰瓷(veneer,箭头示)区域白色虚线框内即锥状裂纹;b 为扫描电镜下的放射状裂纹(radial crack,箭头示)示意图,白色虚线显示垂直于材料的放射状裂纹;c 为扫描电镜下典型的针排状尾迹(wake hackle,箭头示),针排状尾迹指明裂纹的扩展方向(dcp,箭头示)和起始部位;d 为扫描电镜下的止裂线(arrest lines,箭头示)特征,白色虚线处即典型的止裂线,其最凹处提示裂纹起始源
图2 |饰瓷的表面磨损Figure 2 |Surface wear of the veneer图注:a 为口内照,白色箭头指向裂纹;b 为立体显微镜下的断裂面全貌(×15),舌侧白色虚线框选区对应c 图,切端白色实线框选区对应d 图;c 为扫描电镜下见贯穿核瓷的放射状裂纹(×100);d 为扫描电镜下可见饰瓷区域许多形状不规则的微裂纹分布,伴有小面积的饰瓷碎屑(×100)
图3 |贯穿饰瓷的锥状裂纹Figure 3 |Cone crack through the veneer图注:a 为立体显微镜下的断裂面全貌(×15),白色虚线区为锥形裂纹,此处饰瓷厚度明显多于核瓷;b 为立体显微镜下咬合区域贯穿核瓷的放射状裂纹(白色箭头所指),此处核瓷厚度明显大于饰瓷(×50);c 为扫描电镜下的咬合面磨损区(×150);d 为扫描电镜下的微观结构表现(×30 000),呈颗粒状渗透于丝网状结构的氧化锆,形成致密的三维结构
文章来源:《材料保护》 网址: http://www.clbhzzs.cn/qikandaodu/2021/0622/856.html
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