Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Szkło-ceramika jako materiał przyszłości

Łączka K., Cholewa-Kowalska K., Wasylak J.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 3

400-404

PL

Efektywny sposób wzmocnienia szkła odbywa się poprzez kierowaną krystalizację, dzięki której otrzymuje się tworzywa szkło-ceramiczne bardziej wytrzymałe pod względem mechanicznym, chemicznym i termicznym od samego szkła. Proces krystalizacji polega na odpowiedniej obróbce termicznej w temperaturach pomiędzy temperaturą transformacji szkła a temperaturą likwidusu. W niniejszej pracy badania zostały ukierunkowane na otrzymanie tworzyw szkło-ceramicznych w układzie Li2O-Al2O3-SiO2 w postaci materiałów prawie przezroczystych (nano-szkło-ceramika), przeświecających i nieprzezroczystych. Stwarza to szerokie możliwości aplikacyjne dla takich wyrobów od zastosowania w budownictwie i gospodarstwie domowym, poprzez zastosowanie w rekonstrukcyjnej stomatologii estetycznej, aż do różnych, wytrzymałych mechanicznie, termicznie i chemicznie elementów urządzeń technicznych. Opracowano składy chemiczne szkieł wyjściowych o różnym stosunku podstawowych składników Li2O/Al2O3 i różnej zawartości krzemionki SiO2. W przypadku wytopionych szkieł przeprowadzono badania termiczne DTA i na tej podstawie wyznaczono parametry krystalizacji. Po przeprowadzeniu kierowanej krystalizacji scharakteryzowano otrzymane produkty pod względem składu fazowego i mikrostruktury. Stwierdzono, że głównymi fazami krystalizującymi w tworzywie jest dwu-krzemian litu Li2Si2O5 i glino-krzemiany litu. Wyznaczono zakresy temperaturowe, w których otrzymuje się tworzywa przezroczyste, prześwięcające i nieprzejrzyste i określono dla nich wytrzymałość mechaniczną oraz współczynniki rozszerzalności liniowej.

EN

An effective way to strengthen glass runs through the directed crystallization which yields glass-ceramics more durable in terms of mechanical, chemical and thermal properties than the original glass. The process of crystallization is composed of an appropriate heat treatment at temperatures between the glass transition and liquidus temperatures typically ranging from about 500 °C to about 1000 °C. In this paper, studies were directed to obtain nearly transparent (nano-glass-ceramics), translucent and opaque glass-ceramic materials in the Li2O-Al2O3-SiO2 system. This creates a wide range of possibilities for application of the products, starting from the construction industry and households, through the use in reconstructive cosmetic dentistry to various thermally and chemically resistant items of technical equipment. Chemical compositions of glasses have been developed with a varying output ratio of primary Li2O/Al2O3 ingredients and a different content of silica. Lenses were subjected to DTA thermal studies, and on this basis the parameters of crystallization were determined. After the directed crystallization, the resultant products were characterized in terms of phase composition and microstructure. It was found that two-Li2Si2O5 lithium silicate and lithium aluminosilicates are the main phases that crystallize in the material. Temperature ranges required to obtain the transparent, translucent and opaque glass-ceramic materials were determined. Mechanical strength and thermal expansion coefficients of these materials were measured.

2

Materiały szkło-ceramiczne dla zastosowań stomatologicznych

Łączka K., Kounga A., Cholewa-Kowalska K.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 3

348-354

PL

Ważnym problemem w stomatologii estetycznej jest wytworzenie materiałów o zbliżonym do naturalnego zęba wyglądzie i odpowiednio wysokiej wytrzymałości mechanicznej. Materiały takie wykorzystuje się do rekonstrukcji koron zębowych zarówno w formie pojedynczych jednostek, jak i układów złożonych (mosty protetyczne). Aktualnie do tego typu rekonstrukcji stosuje się w warunkach klinicznych szkło-ceramikę z układu podstawowego Li2O-SiO2 (IPS e. max CAD), w przypadku której podstawową fazę krystaliczną, w ilości do 70% , stanowi dwukrzemian litu Li2Si2O5. Materiał rekonstrukcyjny IPS e. max CAD ma barwę naturalnych zębów, jest przeświecalny i charakteryzuje się wytrzymałością na zginanie 360-400 MPa. Celem badań było wytworzenie przeświecalnej szkło-ceramiki opartej również na krystalizacji dwukrzemianu litu, ale charakteryzującej się podwyższoną wytrzymałością mechaniczną w stosunku do komercyjnie dostępnych materiałów; takie tworzywa o wysokich parametrach mechanicznych są bardzo przydatne do wytwarzania stałych protez w formie mostów złożonych z dwóch i więcej jednostek. Badania ukierunkowano na modyfikację składu chemicznego szkła wyjściowego w taki sposób, aby otrzymane tworzywo szkło-krystaliczne zawierało podobnie jak IPS e. max CAD dwukrzemian litu jako podstawową fazę krystaliczną, przy jednoczesnej poprawie właściwości mechanicznych, termicznych i chemicznych pozostałej w tworzywie fazy szklistej. W tym celu do szkieł podstawowych wprowadzono więcej, w stosunku do IPS e. max CAD, takich składników jak CaO, Al2O3 i ZrO2. W przypadku tworzyw szkło-krystalicznych wzbogaconych w CaO lub Al2O3 nie zaobserwowano istotnych zmian własności w porównaniu z IPS e. max CAD; natomiast wyraźną poprawę parametrów wytrzymałościowych uzyskano w przypadku tworzyw wzbogaconych w ZrO2 (wytrzymałość na zginanie około 470 MPa). Ponadto tworzywo wzbogacone w ZrO2 charakteryzowało się bardzo dobrą mikrostrukturą i wymaganą dla tego typu zastosowań przeświecalnością.

EN

An important issue in the dentistry is to produce materials both similar to natural tooth appearance and having high mechanical properties. Presently commercially available materials are used for reconstruction of tooth crowns, both as individual units and complex systems (bridges restorations). For this type of reconstruction the material of glass-ceramic system Li2O-SiO2 base is used, where Li2Si2O5( lithium disilicate) in an amount of up to 70% is the primary crystalline phase. IPS e. max CAD is currently in use as the material for such reconstructions. It has the color of natural teeth: it is translucent and its bending strength is 360-400 MPa. The aim of our research is to produce translucent glass-ceramic also based on the crystallization of Li2Si2O5 but with improved mechanical strength when compared to commercially available materials. Such materials with high mechanical properties are very useful for the preparation of permanent implants in the form of bridges consisting of two and more units. Our research was directed to modify the chemical composition of patent glass in such a way that the new material would also contain Li2Si2O5 (lithium disilicate) as the primary crystalline phase, but in the same time improving the mechanical, thermal and chemical properties of the remaining glassy phase in the material. For this purpose, the dopes such as CaO, Al2O3 and ZrO2 were introduced to the chemical composition in amounts bigger than for IPS e. max CAD. In the case of glass-crystalline materials enriched in CaO or Al2O3 there was no significant change of properties compared with IPS e. max CAD, while a marked improvement in the strength parameters was obtained for ZrO2-rich materials (flexural strength about 470 MPa). In addition, the material enriched in ZrO2 was characterized with a very good microstructure and translucency required for this type of application.

3

Modyfikowana szkło-ceramika LAS (Li2O-Al2O3-SiO2)

Łączka K., Kounga A., Górny T., Łączka M., Cholewa-Kowalska K.

Szkło i Ceramika

|

2011

|

R. 62, nr 6

8-13

PL

Celem niniejszej pracy było uzyskanie tworzyw szkło-ceramicznych z układu Li2O-Al2O3-SiO2, w których jednocześnie krystalizują fazy: dwukrzemian litu (LS) i glinokrzemian litu (LAS). Połączenie właściwości tych dwóch faz stwarza możliwość otrzymania nowych materiałów charakteryzujących się z jednej strony podwyższoną, w stosunku do tworzyw spodumenowych (LAS) wytrzymałością, a z drugiej strony niższym niż w przypadku tworzyw z dwukrzemianem litu, współczynnikiem rozszerzalności termicznej. W związku z tym, przy opracowywaniu składów tlenkowych szkieł kierowano się możliwością uzyskania na ich bazie materiału dwufazowego wybierając 3 grupy szkieł różniące się stosunkiem Li2O do Al2O3. Na podstawie przeprowadzonych badań termicznych (DTA) określono temperatury krystalizacji przy czym czas wygrzewania dobrano doświadczalnie. Analiza składu fazowego uzyskanych tworzyw wskazuje na możliwość jednoczesnej krystalizacji krzemianu i glinokrzemianu litu przy stosunku Li2O:Al2O3 większe lub równe 1, natomiast niższa koncentracja Li2O w stosunku do Al2O3 prowadzi do uzyskania materiału jednofazowego, w którym krystalizują tylko glinokrzemiany litu. Równocześnie obserwuje się bezpośredni wpływ składu fazowego na mikrostrukturę tworzyw i ich parametry mechaniczne: materiały dwufazowe wykazują wyraźnie wyższą wytrzymałość mechaniczną a w obrazie mikrostruktury widoczne są dwie formy krystaliczne o pokroju słupkowym i sferycznym.

EN

The goal of this study was to obtain glass ceramic materials based on Li2O-Al2O3-SiO2 system in which two phases: lithium disilicate (LS) and lithium alumino-silicate (LAS) crystallize simultaneously. The combination of properties of these two phases create possibilities to get new materials characterized, on the one hand, by higher mechanical strength compared to spodumene glass-ceramics and other hand, by lower thermal expansion coefficient in comparison with lithium disilicate glass-ceramics. Therefore the developing of glass chemical compositions is guided by possibilities of obtaining two phases materials - there were selected 3 groups of glasses with different ratio of Li2O and Al2O3. Crystallization temperatures were determined basing on thermal analysis (DTA) and the holding time were chosen experimentally. Phase composition analysis of obtained glass-ceramics indicates that simultaneous crystallization of lithium disilicate and lithium aluminosilicate is possible at ratio Li2O:AI2O3 greater than equal to 1, whereas the lower concentration of Li2O to Al2O3 leads to a single-phase material, in which only lithium alumino-silicates crystallize. Direct effect of phase composition are observed in the materials microstructure and their mechanical parameters: two-phases materials exhibit much higher mechanical strength and microstructure are composed of two kind of crystals in the shape of bars and spherical form.