Blok 3: SZM – cyclus 3.13: college materiaalkunde zirconia

Cyclus 3.12-3.13 SZM: College Materiaalkunde zirconia
 Zirconia
o = dioxide van Zirconium Zr)2
o = polycrystalline keramiek
o Kan voorkomen in 3 vormen:
 Monoclinic: bij nog meer afkoelen dan
bij tetragonal
 Tetragonal: bij afkoelen
 Kubisch: bij hoge temperaturen
o Diagram hiernaast:
 Temperaturen en vormen van zirconia
 Toevoeging van Yttria  stabiliseren van tetragenale fase bij
kamertemperatuur (= metastabiel: niet heel stabiel)
 MgO, CaO en Y2O3..
 Meestal 2-4% Yttria om tetragonaal zirconia polykristal (TZP) te
stabiliseren.
 Samenstelling:
o Eerste route:
 Poeder  compaction (mengen)  sintering (= koken: permanent maken
van zirconia) (20% krimping hierbij)  grinding/miling tot final state
 Nadelen:
 Sintered keramiek is hard dus
grinding is hierbij lastig
 Ook kun je als het al hard is niet stap
teruggaan
 Grinding kan dan zorgen voor
veroudering problemen (ageing)
o Tweede route:
 Compaction en partieel sintering 
oppervlakte grinding/milling (zacht materiaal
= makkelijker)  sintering  20% krimping
 Dus grinding hier op zachter materiaal dan bij
route 1
 CAD/CAM is nodig om final grinding te kunnen
doen
 Liever deze route; want:
 Grinding makkelijker
 Geen problemen met veroudering
 Brug en fractuurweerstand
o TZP indicatie voor posterior restauraties
o 3 unit FDP: bij grote kauwkrachten  buigen van tanden als gevolg want:
 Compressiekrachten bij top
 Trekkrachten onder (dus hier crack vergroting)
 De flaws in materiaal (cracks bv.) propageren door
deze krachten  falen van constructie
o Materiaal dus nodig die dit scheuren tegenhoudt
 Bv. metaal: hebben hoge fractuurweerstand
 TZP (soort keramiek) heeft ook hoge
fractuurweerstand!
 Dus maak hier gebruik van bij maken van 3-
unit bruggen
o Zie tabel hiernaast met fracture thoughness voor andere materialen
o Fracture toughness
 = indicatie hoeveelheid stress nodig is om bestaande flaw te vergroten
 Is belangrijk want flaws (bv. cracks) zijn niet geheel vermijdbaar in het maken, fabriceren van het
materiaal/component.
 Stress concentratie (Kt)
o Concentratie van stress bij crack tip
o Zie formule
o Sigma –m = stress concentratie crack tip
o Sigma-o = toegepaste stress
o Crack tip radius = Rho-t
o Hoe groter de radius  scherper de tip 
hoger de stress concentratie
 Wanneer groeit de crack?
o Stress concentratie = meer dan critical value
(sigma-m > sigma-c)?  alleen dan groeit de
crack
o Afhankelijk van:
 E = modulus van elasticiteit