Die stärkste Art von Zirkoniumdioxid ist Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ), insbesondere wenn es im optimalen Temperaturbereich von 1500°C bis 1550°C gesintert wird. Diese Art von Zirkoniumdioxid weist eine hohe Biegefestigkeit von über 800 MPa auf und eignet sich daher für Anwendungen, die eine hohe Haltbarkeit und Festigkeit erfordern, wie z. B. Zahnprothesen und orthopädische Implantate.
Ausführliche Erläuterung:
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Yttria-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ): Dieses Material zeichnet sich durch seine hohe Wärmebeständigkeit, geringe Wärmeleitfähigkeit und chemische Stabilität aus. Durch den Zusatz von Yttriumoxid wird das Zirkoniumdioxid in seiner tetragonalen Phase stabilisiert, die bei Raumtemperatur metastabil ist. Diese Stabilisierung ist von entscheidender Bedeutung, da sie die spontane Umwandlung der tetragonalen Phase in die monokline Phase verhindert, die andernfalls zu einer erheblichen Volumenausdehnung und einem möglichen Materialversagen führen würde.
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Mechanische Eigenschaften: YSZ hat ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, darunter eine hohe Bruchfestigkeit. Die Umwandlung von der tetragonalen in die monokline Phase (t-m), die durch äußere Spannungen hervorgerufen wird, führt zu einer Volumenausdehnung, die Druckspannungen erzeugt. Diese Spannungen verschließen die Spitzen der sich ausbreitenden Risse und verhindern so, dass sie sich weiter ausbreiten. Diese einzigartige Eigenschaft erhöht die Bruchfestigkeit des Materials und macht es anderen Dentalkeramiken überlegen.
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Sintertemperatur: Die Festigkeit von YSZ ist stark von der Sintertemperatur abhängig. Jüngste Studien zeigen, dass beim Brennen bei etwa 1500°C bis 1550°C die höchste Festigkeit erreicht wird. Abweichungen von diesem optimalen Bereich, selbst um nur 150 °C, können die Festigkeit des Materials aufgrund von Kornwachstum erheblich verringern. So sinkt beispielsweise die Festigkeit von etwa 1280 MPa bei 1500°C auf etwa 980 MPa bei 1600°C und weiter auf etwa 600 MPa bei 1700°C.
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Anwendungen: Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und seiner Biokompatibilität wird YSZ in der Zahnmedizin für Implantate, Abutments, Inlays, Onlays und Kronen sowie in der Orthopädie für Hüftgelenkköpfe verwendet. Seine Langlebigkeit und Festigkeit machen es zu einem idealen Material für diese Anwendungen, bei denen langfristige Leistung und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen entscheidend sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass yttriastabilisiertes Zirkoniumdioxid bei korrekter Verarbeitung, insbesondere hinsichtlich der Sintertemperatur, die höchste Festigkeit unter den Zirkoniumdioxidtypen aufweist und somit der stärkste Zirkoniumdioxidtyp ist, der für anspruchsvolle Anwendungen in der Zahnmedizin und Orthopädie geeignet ist.
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