Zirconia (ZrO2) gồm ion kim loại Zr(4-) và ion oxid O(2+).
Là một sứ oxid có cấu trúc hạt mịn (fine-grain) đa tinh thể
(polycrystalline).
– Trong tự nhiên, tồn tại dưới dạng pha đơn xiên
(monoclinic), ổn định ở nhiệt độ thường đến 1170°C, – ≥ 1170°C , chuyển dạng thành pha tứ giác
(tetragonal),
– Đến 2370°C , ở dạng khối vuông (cubic).
– Khi nhiệt độ hạ xuống, sự chuyển dạng diễn ra ngược lại với sự khác biệt nhỏ về mức nhiệt độ
Trong quá trình chuyển dạng, ZrO2 tăng thể tích 3-5%.
ứng dụng để phát triển vật liệu với đặc tính được lựa chọn có kiểm soát.
ZrO2 tổng hợp có chứa các yếu tố ổn định
(stabilizers,“doping”): Y2O3, CaO, MgO, CeO2, Sc2O3… để:
– Đưa chuyển dạng tetragonal về nhiệt độ thấp hơn
– Chống chuyển dạng từ tetragonal sang monoclinic (t/m transformation) ở nhiệt độ thường
Có bốn loại sứ ZrO2:
1. FSZ: Fully Stabilized Zirconia
2. PSZ I: Partially Stabilized Zirconia I 3. PSZ II: Partially Stabilized Zirconia II
4. TZP: Tetragonal Zirconia Polycrystals
PSZ I, PSZ II, TZP là những vật liệu tăng cường chuyển dạng (transformation-reinforced materials).
Giảm đặc tính dòn cố hữu của sứ, xuất hiện tính “giả chịu uốn” (“pseudo-ductile”)
Hai cơ chế tăng chuyển dạng: Tăng chuyển dạng cảm ứng vi nứt (microcrack-induced transformation reinforcement: RM) có ở PSZ I Tăng chuyển dạng cảm ứng ứng lực (stress-induced transformation reinforcement: TR) có ở PSZ II TZP ổn định từng phần với 3 mol-% Y2O3 được sử dụng trong nha khoa: mỗi tinh thể trong cấu trúc đều duy trì trạng thái nửa bền (metastable) trong pha tetragonal ở
nhiệt độ thường.
Lực gây biến dạng vi cấu trúc được bù trừ bằng sự
chuyển dạng tinh thể tetragonal thành monoclinic
CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU SỨ OXID
Dạng chế tạo của sứ oxyt là khối sứ tiền thiêu kết
(presintered) khi vật liệu còn tương đối “mềm”: “sứ có thể gia công bằng máy”: (machinable ceramics); sứ
“non” (“green” ceramic); trạng thái trắng (white state). Quá trình gia công (chế tác phục hình) được thực hiện
bằng công nghệ CAD/CAM.
Sau khi được tạo hình, sứ được tiếp tục thiêu kết hoàn toàn. Quá trình này điễn ra sự co thể tích.
- Từ 15 – 18% đối với alumina - ~25% đối với zirconia