牙科CAD/CAM加工用氧化铝块的研制与性能测试
作者：骆小平 赵云凤 田杰谟 张云龙 巢永烈 张世新
单位：610041 成都，华西医科大学口腔医学院(骆小平、赵云凤、巢永烈)； 清华大学精细陶瓷与先进工艺国家重点实验室(田杰谟、张云龙、张世新)
关键词：氧化铝；计算机辅助设计
New Page 2 【摘要】 目的 探讨用预成氧化铝块经牙科CAD/CAM(computer-aided disign/computer-aided manu-facturing,计算机辅助设计/计算机辅助制造)加工和玻璃渗透技术结合，制作牙科高强度全瓷修复体的新途径。方法 用高纯度、精细氧化铝经等静压成型，低温烧结制作部分烧结的氧化铝块，测试了其力学性能并用扫描电镜分析其显微结构。结果 部分烧结氧化铝块的显微硬度、3点弯曲强度、断裂韧性分别为1.65 MPa、210 MPa、1.92 MPam1/2。扫描电镜显示颗粒间的表面扩散和颈部生长使部分烧结体保持一个三维连续的开孔结构。结论 部分烧结氧化铝块可满足牙科CAD/CAM加工和制作全瓷冠的需要。
, http://www.100md.com
Development of partially sintered alumina block for dental CAD/CAM and mechanical properties testing
LUO Xiaoping*, ZHAO Yunfeng, TIAN Jiemo, et al.*College of Stomatology, West China University of Medical Science, Chengdu 610041
【Abstract】 Objective It is a new way to fabricate all ceramic crowns by combining dental CAD/CAM with glass infiltration technology.Methods A partially alumina sintered block made of a high purity, fine alumina powder was shaped by isostastic pressure and sintered at 1 400℃. Its mechanical properties were tested and microstructure was observed by SEM. Results The Vicker's hardness, three-point bending strength, fracture toughness of partially sintered alumina block were 1.65MPa, 210MPa, 1.90MPam1/2 respectively. Micrographs of SEM indicated that partially sintered alumina contained the structure of continuous three-dimensional open pores through the neck growth and surface diffusion of the interparticles . Conclusion The partially sintered alumina block that developed in this way may be used to mill for CAD/CAM and fabricate the shrinkage-free all ceramic crown.
, 百拇医药
【Key words】 Aluminum oxide Computer-aided design
近年来，牙科CAD/CAM(computer-aided disign/computer-aided manufacturing,计算机辅助设计/计算机辅助制造)技术的临床应用，为全瓷修复体的制作提供了快捷、有效的途径。然而，用于牙科CAD/CAM专用的切削材料，研究进展相当缓慢，最早使用的是含有高强度填料的预成复合树脂和牙科烤瓷[1]。80年代末才研制出商品化的切削陶瓷，如Dicor MGC、 Vita MarkⅡ。但这2种材料强度低(<180MPa)、韧性差(<2.0MPam1/2),只能用于前牙贴面、后牙嵌体的修复，不能作为牙科全瓷冠桥的修复材料[2]。1996年，Rinke和Huls[3]及Bindl和Mormann[4]分别采用Celay系统和 Cerec Ⅱ型CAD/CAM系统将预成多孔氧化铝加工成基底冠，然后，采用In-Ceram技术完成了高强度全瓷冠修复体的制作。与常规In-Ceram技术相比，无需复制耐火石膏代型和10h的氧化铝坯体烧结过程。同时，玻璃渗透可在普通烤瓷炉内进行，渗透时间由原来的4h 缩短为30～40min。因此，CAM技术和In-Ceram技术结合，为牙科高强度全瓷修复体的制作开辟了新途径。我们采用高纯度、精细氧化铝粉末经等静压成型及低温烧结，研制出可供牙科CAM加工的多孔氧化铝块并测试了其机械性能。
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材料与方法
1.氧化铝坯体制备：采用商用精细α-氧化铝粉末(张家口陶瓷厂，中国)作原料，其纯度>99.5%，平均粒径<4 μm。将氧化铝原料按100g加入0.5g氧化镁的比例放入玛瑙罐内，以无水酒精作介质，在微粒球磨机中进行球磨。采用SA-CP3型颗粒分析仪(Hitachi公司，日本)测定球磨后氧化铝颗粒大小，调整球磨时间，使得球磨后的氧化铝颗粒直径在3 μm左右。将其放入70 ℃恒温干燥箱内干燥24h。干燥后的原料用成型盒包装并抽真空，用冷等静压机成型，等静压压力为250MPa。
2.烧结：将成型后的氧化铝坯体，放入程序控制的陶瓷炉内进行烧结，在1 400℃温度下维持2h，然后快速冷却至室温。用数字显示游标尺测量氧化铝坯体烧结后的线收缩，用重量-体积法测出氧化铝坯体烧结前后的密度。
3.部分烧结氧化铝强度及断裂韧性测试：采用精密数控磨床，外圆切、内圆切加工试样，强度试件规格为3mm×2mm×30mm，试件表面采用120目金刚石砂纸磨光。用岛津拉伸试验机(岛津公司，日本)测试其3点弯曲强度，试件跨距20mm，加载荷10kg，加载速度0.5mm/min，共测试10个试件。弯曲强度采用公式1进行计算：
, 百拇医药
式1中, λ为3点弯曲强度(MPa), P为断裂时的载荷(N),b为试件宽度(mm), h为试件高度(mm), L为试件跨距(mm)。
断裂韧性采用单边切口梁法测量(simple edge notch beam， 简称SENB法 )，试件规格为4mm×2mm×30mm，切口宽度为0.2mm。切口深度为2mm，用岛津拉伸试验机，借助3点弯曲法测试断裂韧性，加载载荷为10kg，加载速度为0.05mm/min，共测试10个试件。断裂韧性KIC可由公式2计算:
式2中，P为断裂时的临界载荷(N)，b为试件宽度(mm)，w为试件厚度(mm)，a为切口深度。
4.可切削性能分析：采用Frank显微硬度仪(Frank公司，德国)测量部分烧结氧化铝表面的显微硬度，加载载荷为9.8N。由显微硬度(H)与断裂韧性KIC的比值平方分析其可切削性能。维氏显微硬度(H)由公式3计算可得：
, 百拇医药
式3中,P为加载载荷(N),d为压痕两对角线长度的均值(mm)。
5.显微结构分析:采用Amary-1000型电子显微镜(Amary公司，美国),分析部分烧结氧化铝的形态结构。
结果
氧化铝粉末经球磨后3次测量的颗粒平均直径为2.93 μm，最可几粒径2.89 μm ，比表面积1.12 m2/g。经冷等静压成型后氧化铝坯体密度为2.54 g/cm3；1 400℃烧结2h后的多孔氧化铝密度为2.92 g/cm3，线收缩为3.21%。部分烧结氧化铝的3点弯曲强度、断裂韧性及显微硬度如表1所示。
表1 部分烧结氧化铝的3点弯曲强度、断裂韧性及显微硬度(
±s) 力学性能
, 百拇医药
测值
3点弯曲强度(MPa)
210±15
断裂韧性(MPa m1/2)
1.90±0.04
显微硬度(GPa)
1.65±0.02
扫描电镜观察结果显示，部分烧结的氧化铝坯体颗粒大小分布均匀，无颗粒的异常长大(图1)。颗粒之间有表面扩散(surface diffusion)和颈部生长(neck growth)现象存在，气孔均为开孔结构(图2)。这种颗粒之间的表面接触形成了具有一定强度的刚性网状骨架。
, 百拇医药
讨论
陶瓷制作技术的关键是粉末制备、成型与烧结。要获得一个理想的烧结体，必须具有一套完整的设备和工艺技术。本项研究采用国产高纯度(99.5%)的精细氧化铝粉末作原料，加入适量的氧化镁添加剂，再用微粒磨机进行球磨，制备出符合实验要求的粉体。氧化镁的加入能有效地抑制氧化铝粉体中超细颗粒的聚结，有助于颗粒的分散。在后来的烧结中，氧化镁不仅降低了部分烧结所需的温度，也有效地抑制晶粒长大和闭孔的产生。
等静压成型是利用液体介质的不可压缩性及均匀传递的特性，使密封于弹性模具中的粉体坯料在各个方向上受到均匀压力，成型为密度均匀的致密坯体。本项研究采用的等静压压力为250 MPa，成型后氧化铝的坯体密度为2.54 g/cm3，已达理论密度(3.98 g/cm3)的64%。这种致密的坯体已具有一定的强度，可以脱模。在经过1 400℃ 2h的烧结后，氧化铝坯体的线收缩为3.21%，密度为2.92 g/cm3(相对密度为73%)。此时的烧结温度和维持时间均不能使氧化铝坯体完全致密或产生大量闭孔。一般来说，氧化铝坯体烧结成致密体的温度在1 600 ℃～1 800 ℃之间。根据Kuczynski的烧结动力学理论模型，此时氧化铝的烧结属于烧结的初期阶段[5]。在这一阶段中，氧化铝颗粒表面与它的颈部区域之间化学位的差值提供了一个传递物质的推动力，使物质以可能的最快方式进行传递。坯体的致密程度与原始颗粒尺寸成反比。在相同条件下，颗粒尺寸越小，致密化速率越大，此时的开孔结构减小，闭孔或无孔结构增加。因此，控制选用氧化铝颗粒的大小和烧结工艺，对于制备一定强度和韧性的部分烧结多孔氧化铝块十分重要。本研究采用平均直径3μm的氧化铝粉末，经1 400℃ 2h烧结后，颗粒之间形成了广泛的表面接触并有颈部生长现象。由于颗粒大小均匀，很少见到小颗粒融合为大颗粒的现象，同时，部分烧结体中保持一个三维连续的开孔结构。等静压成型工艺的重复性好，只要选择合适的烧结工艺就能保证部分烧结氧化铝的质量。
, 百拇医药
Nanjiangud等[6]的研究表明颗粒间的表面扩散和颈部生长能提高多孔氧化铝的强度，且部分烧结多孔氧化铝块的强度与其密度密切相关。氧化铝密度越高，其部分烧结体的强度、韧性越高。尽管提高氧化铝坯体烧结温度可以增加氧化铝骨架强度，但随之而来的是氧化铝块的硬度增加和闭孔增多。硬度增加直接影响到牙科CAD/CAM的加工并对金刚石车针和切盘造成损害。同时，氧化铝块中闭孔增加将阻止随后的玻璃渗透，使氧化铝玻璃复合体中气孔增加，会直接降低复合体的强度和韧性。同时，气孔的存在使光线在复合体中传播时漫散射增加，降低了氧化铝玻璃复合体的透光性，最终影响到修复体的美学效果。因此，控制氧化铝的烧结工艺对制作一个连续开孔的刚性氧化铝骨架显得十分重要。本研究采用的烧结工艺是在多次预实验基础上取得的，它既保证了形成的部分烧结氧化铝块有一定的强度和韧性，以满足牙科CAD/CAM加工的需要，又使得部分烧结氧化铝块维持一个三维连续的开孔结构，确保第二次烧结过程中的玻璃渗透并使渗透后的氧化铝玻璃复合体维持一个净尺寸(net-shape)。 玻璃的渗透提高了铝瓷的强度和断裂韧性，使不透光的白色氧化铝变成具有一定透光率的淡黄色复合体[7]。
, 百拇医药
关于陶瓷的可切削性能，目前尚无确定的指标。Lawn和Marshall[8](1979)及Baik等[9](1995)曾采用(H/KIC)2作为牙科用云母陶瓷可切削性能的参照，认为(H/KIC)2值与瓷的可切削性呈线性相关。Baik研究表明，不同组分的可切削陶瓷，其(H/KIC)2值有明显差异，(H/KIC)2值越小，可切削性能越好。就目前两种商业的可切削陶瓷Vita MarkⅡ和Dicor MGC而言，前者的硬度和断裂韧性分别为5.2GPa，1.8MPam1/2；后者的硬度和断裂韧性分别为3.30GPa和1.5MPam1/2。通过计算(H/KIC)2值可知，Vita MarkⅡ和Dicor MGC的(H/KIC)2值分别为8.35μm-1和 4.84μm-1。本项研究所得的部分烧结多孔氧化铝硬度为1.65GPa，低于Vita MarkⅡ和Dicor MGC可切削陶瓷。这是由于部分烧结的多孔氧化铝是非致密体，其断裂韧性KIC值已达1.90MPam1/2，而(H/KIC)2值仅0.75μm-1。同时，部分烧结氧化铝颗粒之间表面接触和颈部生长提供了一个网状结构，使得该材料在切削过程中不会产生碎片，而形成一个完整的修复体。可以认为，部分烧结氧化铝块具有良好的可切削性能。临床试用表明，采用本项研究制作的部分烧结氧化铝块经Cere Ⅱ型CAD/CAM加工，切削一个前磨牙基底冠需要7 min，切削一个磨牙基底冠需要12 min。
, 百拇医药
注释：中国博士后基金资助课题
参考文献
[1] Bayne SC, Heymann HO, Duret FD， et al. CAD/CAM in dentistry: present and future application. Quintessence Inter， 1996, 27: 431-437.
[2] Relly JR, Nishimura I, Campbell SD. Ceramic in dentistry: Historical roots and current perspectives. J Prosthet Dent,1996, 75: 18-32.
[3] Rinke S, Huls A. Copy-milling aluminous core ceramic crown: a clinical report. J Prosthet Dent ,1996,76: 343-346.
, http://www.100md.com
[4] Bindl A, Mormann WH. Klinische und technische aspekteder Cerec-In-Ceram-Krone. Quintessen ,1996, 47: 775-792.
[5] 崔国文，编著. 缺陷、扩散与烧结. 第1版.北京:清华大学出版社, 1995. 145-149
[6] Nanjiangud SC, Brezny R, Grenn DJ. Strength and young's modulus behavior of a partially sintered porous alumina. J Am Ceram Soc, 1995, 78: 266-268.
[7] 骆小平, 赵云风 , 巢永烈. 氧化铝颗粒大小对氧化铝玻璃复合体力学性能的影响 .华西口腔医学杂志,1999,17：23-25.
, 百拇医药
[8] Lawn BR, Marshall DB. Hardness, toughness and brittleness. An indentation analysis. J Am Ceram Soc, 1979,62: 347-350.
[9] Baik DS, No KS, Chun JSS. Mechanical properties of mica glass ceramics. J Am Ceram Soc,1995,78: 1217-1222.
收稿：1998-07-28
修回：1999-04-25
, 百拇医药
单位：610041 成都，华西医科大学口腔医学院(骆小平、赵云凤、巢永烈)； 清华大学精细陶瓷与先进工艺国家重点实验室(田杰谟、张云龙、张世新)
关键词：氧化铝；计算机辅助设计
New Page 2 【摘要】 目的 探讨用预成氧化铝块经牙科CAD/CAM(computer-aided disign/computer-aided manu-facturing,计算机辅助设计/计算机辅助制造)加工和玻璃渗透技术结合，制作牙科高强度全瓷修复体的新途径。方法 用高纯度、精细氧化铝经等静压成型，低温烧结制作部分烧结的氧化铝块，测试了其力学性能并用扫描电镜分析其显微结构。结果 部分烧结氧化铝块的显微硬度、3点弯曲强度、断裂韧性分别为1.65 MPa、210 MPa、1.92 MPam1/2。扫描电镜显示颗粒间的表面扩散和颈部生长使部分烧结体保持一个三维连续的开孔结构。结论 部分烧结氧化铝块可满足牙科CAD/CAM加工和制作全瓷冠的需要。
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Development of partially sintered alumina block for dental CAD/CAM and mechanical properties testing
LUO Xiaoping*, ZHAO Yunfeng, TIAN Jiemo, et al.*College of Stomatology, West China University of Medical Science, Chengdu 610041
【Abstract】 Objective It is a new way to fabricate all ceramic crowns by combining dental CAD/CAM with glass infiltration technology.Methods A partially alumina sintered block made of a high purity, fine alumina powder was shaped by isostastic pressure and sintered at 1 400℃. Its mechanical properties were tested and microstructure was observed by SEM. Results The Vicker's hardness, three-point bending strength, fracture toughness of partially sintered alumina block were 1.65MPa, 210MPa, 1.90MPam1/2 respectively. Micrographs of SEM indicated that partially sintered alumina contained the structure of continuous three-dimensional open pores through the neck growth and surface diffusion of the interparticles . Conclusion The partially sintered alumina block that developed in this way may be used to mill for CAD/CAM and fabricate the shrinkage-free all ceramic crown.
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【Key words】 Aluminum oxide Computer-aided design
近年来，牙科CAD/CAM(computer-aided disign/computer-aided manufacturing,计算机辅助设计/计算机辅助制造)技术的临床应用，为全瓷修复体的制作提供了快捷、有效的途径。然而，用于牙科CAD/CAM专用的切削材料，研究进展相当缓慢，最早使用的是含有高强度填料的预成复合树脂和牙科烤瓷[1]。80年代末才研制出商品化的切削陶瓷，如Dicor MGC、 Vita MarkⅡ。但这2种材料强度低(<180MPa)、韧性差(<2.0MPam1/2),只能用于前牙贴面、后牙嵌体的修复，不能作为牙科全瓷冠桥的修复材料[2]。1996年，Rinke和Huls[3]及Bindl和Mormann[4]分别采用Celay系统和 Cerec Ⅱ型CAD/CAM系统将预成多孔氧化铝加工成基底冠，然后，采用In-Ceram技术完成了高强度全瓷冠修复体的制作。与常规In-Ceram技术相比，无需复制耐火石膏代型和10h的氧化铝坯体烧结过程。同时，玻璃渗透可在普通烤瓷炉内进行，渗透时间由原来的4h 缩短为30～40min。因此，CAM技术和In-Ceram技术结合，为牙科高强度全瓷修复体的制作开辟了新途径。我们采用高纯度、精细氧化铝粉末经等静压成型及低温烧结，研制出可供牙科CAM加工的多孔氧化铝块并测试了其机械性能。
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材料与方法
1.氧化铝坯体制备：采用商用精细α-氧化铝粉末(张家口陶瓷厂，中国)作原料，其纯度>99.5%，平均粒径<4 μm。将氧化铝原料按100g加入0.5g氧化镁的比例放入玛瑙罐内，以无水酒精作介质，在微粒球磨机中进行球磨。采用SA-CP3型颗粒分析仪(Hitachi公司，日本)测定球磨后氧化铝颗粒大小，调整球磨时间，使得球磨后的氧化铝颗粒直径在3 μm左右。将其放入70 ℃恒温干燥箱内干燥24h。干燥后的原料用成型盒包装并抽真空，用冷等静压机成型，等静压压力为250MPa。
2.烧结：将成型后的氧化铝坯体，放入程序控制的陶瓷炉内进行烧结，在1 400℃温度下维持2h，然后快速冷却至室温。用数字显示游标尺测量氧化铝坯体烧结后的线收缩，用重量-体积法测出氧化铝坯体烧结前后的密度。
3.部分烧结氧化铝强度及断裂韧性测试：采用精密数控磨床，外圆切、内圆切加工试样，强度试件规格为3mm×2mm×30mm，试件表面采用120目金刚石砂纸磨光。用岛津拉伸试验机(岛津公司，日本)测试其3点弯曲强度，试件跨距20mm，加载荷10kg，加载速度0.5mm/min，共测试10个试件。弯曲强度采用公式1进行计算：
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式1中, λ为3点弯曲强度(MPa), P为断裂时的载荷(N),b为试件宽度(mm), h为试件高度(mm), L为试件跨距(mm)。
断裂韧性采用单边切口梁法测量(simple edge notch beam， 简称SENB法 )，试件规格为4mm×2mm×30mm，切口宽度为0.2mm。切口深度为2mm，用岛津拉伸试验机，借助3点弯曲法测试断裂韧性，加载载荷为10kg，加载速度为0.05mm/min，共测试10个试件。断裂韧性KIC可由公式2计算:
式2中，P为断裂时的临界载荷(N)，b为试件宽度(mm)，w为试件厚度(mm)，a为切口深度。
4.可切削性能分析：采用Frank显微硬度仪(Frank公司，德国)测量部分烧结氧化铝表面的显微硬度，加载载荷为9.8N。由显微硬度(H)与断裂韧性KIC的比值平方分析其可切削性能。维氏显微硬度(H)由公式3计算可得：
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式3中,P为加载载荷(N),d为压痕两对角线长度的均值(mm)。
5.显微结构分析:采用Amary-1000型电子显微镜(Amary公司，美国),分析部分烧结氧化铝的形态结构。
结果
氧化铝粉末经球磨后3次测量的颗粒平均直径为2.93 μm，最可几粒径2.89 μm ，比表面积1.12 m2/g。经冷等静压成型后氧化铝坯体密度为2.54 g/cm3；1 400℃烧结2h后的多孔氧化铝密度为2.92 g/cm3，线收缩为3.21%。部分烧结氧化铝的3点弯曲强度、断裂韧性及显微硬度如表1所示。
表1 部分烧结氧化铝的3点弯曲强度、断裂韧性及显微硬度(
±s) 力学性能, 百拇医药
测值
3点弯曲强度(MPa)
210±15
断裂韧性(MPa m1/2)
1.90±0.04
显微硬度(GPa)
1.65±0.02
扫描电镜观察结果显示，部分烧结的氧化铝坯体颗粒大小分布均匀，无颗粒的异常长大(图1)。颗粒之间有表面扩散(surface diffusion)和颈部生长(neck growth)现象存在，气孔均为开孔结构(图2)。这种颗粒之间的表面接触形成了具有一定强度的刚性网状骨架。
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讨论
陶瓷制作技术的关键是粉末制备、成型与烧结。要获得一个理想的烧结体，必须具有一套完整的设备和工艺技术。本项研究采用国产高纯度(99.5%)的精细氧化铝粉末作原料，加入适量的氧化镁添加剂，再用微粒磨机进行球磨，制备出符合实验要求的粉体。氧化镁的加入能有效地抑制氧化铝粉体中超细颗粒的聚结，有助于颗粒的分散。在后来的烧结中，氧化镁不仅降低了部分烧结所需的温度，也有效地抑制晶粒长大和闭孔的产生。
等静压成型是利用液体介质的不可压缩性及均匀传递的特性，使密封于弹性模具中的粉体坯料在各个方向上受到均匀压力，成型为密度均匀的致密坯体。本项研究采用的等静压压力为250 MPa，成型后氧化铝的坯体密度为2.54 g/cm3，已达理论密度(3.98 g/cm3)的64%。这种致密的坯体已具有一定的强度，可以脱模。在经过1 400℃ 2h的烧结后，氧化铝坯体的线收缩为3.21%，密度为2.92 g/cm3(相对密度为73%)。此时的烧结温度和维持时间均不能使氧化铝坯体完全致密或产生大量闭孔。一般来说，氧化铝坯体烧结成致密体的温度在1 600 ℃～1 800 ℃之间。根据Kuczynski的烧结动力学理论模型，此时氧化铝的烧结属于烧结的初期阶段[5]。在这一阶段中，氧化铝颗粒表面与它的颈部区域之间化学位的差值提供了一个传递物质的推动力，使物质以可能的最快方式进行传递。坯体的致密程度与原始颗粒尺寸成反比。在相同条件下，颗粒尺寸越小，致密化速率越大，此时的开孔结构减小，闭孔或无孔结构增加。因此，控制选用氧化铝颗粒的大小和烧结工艺，对于制备一定强度和韧性的部分烧结多孔氧化铝块十分重要。本研究采用平均直径3μm的氧化铝粉末，经1 400℃ 2h烧结后，颗粒之间形成了广泛的表面接触并有颈部生长现象。由于颗粒大小均匀，很少见到小颗粒融合为大颗粒的现象，同时，部分烧结体中保持一个三维连续的开孔结构。等静压成型工艺的重复性好，只要选择合适的烧结工艺就能保证部分烧结氧化铝的质量。
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Nanjiangud等[6]的研究表明颗粒间的表面扩散和颈部生长能提高多孔氧化铝的强度，且部分烧结多孔氧化铝块的强度与其密度密切相关。氧化铝密度越高，其部分烧结体的强度、韧性越高。尽管提高氧化铝坯体烧结温度可以增加氧化铝骨架强度，但随之而来的是氧化铝块的硬度增加和闭孔增多。硬度增加直接影响到牙科CAD/CAM的加工并对金刚石车针和切盘造成损害。同时，氧化铝块中闭孔增加将阻止随后的玻璃渗透，使氧化铝玻璃复合体中气孔增加，会直接降低复合体的强度和韧性。同时，气孔的存在使光线在复合体中传播时漫散射增加，降低了氧化铝玻璃复合体的透光性，最终影响到修复体的美学效果。因此，控制氧化铝的烧结工艺对制作一个连续开孔的刚性氧化铝骨架显得十分重要。本研究采用的烧结工艺是在多次预实验基础上取得的，它既保证了形成的部分烧结氧化铝块有一定的强度和韧性，以满足牙科CAD/CAM加工的需要，又使得部分烧结氧化铝块维持一个三维连续的开孔结构，确保第二次烧结过程中的玻璃渗透并使渗透后的氧化铝玻璃复合体维持一个净尺寸(net-shape)。 玻璃的渗透提高了铝瓷的强度和断裂韧性，使不透光的白色氧化铝变成具有一定透光率的淡黄色复合体[7]。
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关于陶瓷的可切削性能，目前尚无确定的指标。Lawn和Marshall[8](1979)及Baik等[9](1995)曾采用(H/KIC)2作为牙科用云母陶瓷可切削性能的参照，认为(H/KIC)2值与瓷的可切削性呈线性相关。Baik研究表明，不同组分的可切削陶瓷，其(H/KIC)2值有明显差异，(H/KIC)2值越小，可切削性能越好。就目前两种商业的可切削陶瓷Vita MarkⅡ和Dicor MGC而言，前者的硬度和断裂韧性分别为5.2GPa，1.8MPam1/2；后者的硬度和断裂韧性分别为3.30GPa和1.5MPam1/2。通过计算(H/KIC)2值可知，Vita MarkⅡ和Dicor MGC的(H/KIC)2值分别为8.35μm-1和 4.84μm-1。本项研究所得的部分烧结多孔氧化铝硬度为1.65GPa，低于Vita MarkⅡ和Dicor MGC可切削陶瓷。这是由于部分烧结的多孔氧化铝是非致密体，其断裂韧性KIC值已达1.90MPam1/2，而(H/KIC)2值仅0.75μm-1。同时，部分烧结氧化铝颗粒之间表面接触和颈部生长提供了一个网状结构，使得该材料在切削过程中不会产生碎片，而形成一个完整的修复体。可以认为，部分烧结氧化铝块具有良好的可切削性能。临床试用表明，采用本项研究制作的部分烧结氧化铝块经Cere Ⅱ型CAD/CAM加工，切削一个前磨牙基底冠需要7 min，切削一个磨牙基底冠需要12 min。
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注释：中国博士后基金资助课题
参考文献
[1] Bayne SC, Heymann HO, Duret FD， et al. CAD/CAM in dentistry: present and future application. Quintessence Inter， 1996, 27: 431-437.
[2] Relly JR, Nishimura I, Campbell SD. Ceramic in dentistry: Historical roots and current perspectives. J Prosthet Dent,1996, 75: 18-32.
[3] Rinke S, Huls A. Copy-milling aluminous core ceramic crown: a clinical report. J Prosthet Dent ,1996,76: 343-346.
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[4] Bindl A, Mormann WH. Klinische und technische aspekteder Cerec-In-Ceram-Krone. Quintessen ,1996, 47: 775-792.
[5] 崔国文，编著. 缺陷、扩散与烧结. 第1版.北京:清华大学出版社, 1995. 145-149
[6] Nanjiangud SC, Brezny R, Grenn DJ. Strength and young's modulus behavior of a partially sintered porous alumina. J Am Ceram Soc, 1995, 78: 266-268.
[7] 骆小平, 赵云风 , 巢永烈. 氧化铝颗粒大小对氧化铝玻璃复合体力学性能的影响 .华西口腔医学杂志,1999,17：23-25.
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[8] Lawn BR, Marshall DB. Hardness, toughness and brittleness. An indentation analysis. J Am Ceram Soc, 1979,62: 347-350.
[9] Baik DS, No KS, Chun JSS. Mechanical properties of mica glass ceramics. J Am Ceram Soc,1995,78: 1217-1222.
收稿：1998-07-28
修回：1999-04-25
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