Die stärkste Zirkoniumdioxidphase ist die tetragonale Phase, insbesondere bei Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid (YSZ), wenn es bei optimalen Temperaturen verarbeitet wird. Diese Phase weist eine hohe Bruchfestigkeit auf und erreicht beim Brennen bei etwa 1500°C bis 1550°C etwa 1280 MPa.
Erläuterung:
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Tetragonale Phase in Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid (YSZ): YSZ ist ein Hochleistungsmaterial, das für seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften und seine Biokompatibilität bekannt ist. Zirkoniumdioxid existiert in drei allotropen Formen: monoklin, tetragonal und kubisch. Die tetragonale Phase ist bei Raumtemperatur metastabil, d. h. sie kann sich unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. äußeren Spannungen oder thermischer Alterung, in die monokline Phase umwandeln. Diese Umwandlung ist von entscheidender Bedeutung, da sie Druckspannungen hervorruft, die dazu beitragen, die Spitzen der fortschreitenden Risse zu schließen und die Bruchfestigkeit des Materials zu erhöhen.
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Optimale Verarbeitungstemperatur: Die Festigkeit von Zirkoniumdioxid hängt stark von der Verarbeitungstemperatur ab. Studien zeigen, dass das Brennen von YSZ bei 1500°C bis 1550°C zu einer maximalen Festigkeit führt. Abweichungen von diesem Temperaturbereich, selbst um nur 150 °C, können die Festigkeit von Zirkoniumdioxid aufgrund unerwünschten Kornwachstums erheblich verringern. Zum Beispiel kann die Festigkeit von 1280 MPa bei 1500°C auf 980 MPa bei 1600°C und weiter auf 600 MPa bei 1700°C sinken.
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Anwendungen und Leistung: Die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von tetragonalem YSZ machen es für verschiedene Anwendungen geeignet, darunter Zahnimplantate, Abutments, Inlays, Onlays und Kronen sowie orthopädische Implantate wie Hüftgelenkköpfe. Die hohe Biegefestigkeit des Materials, die oft 800 MPa übersteigt, stuft es außerdem als Zirkoniumdioxid der Klasse 5 ein, was auf seine Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bei medizinischen und zahnmedizinischen Anwendungen hinweist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die tetragonale Phase von yttriastabilisiertem Zirkoniumdioxid bei der Verarbeitung im optimalen Temperaturbereich die höchste Festigkeit aufweist und somit als die stärkste Zirkoniumdioxidphase gilt. Die einzigartigen Eigenschaften dieser Phase, einschließlich ihrer Fähigkeit, sich umzuwandeln und Druckspannungen zu induzieren, machen sie anderen Dentalkeramiken überlegen und eignen sich für anspruchsvolle Anwendungen sowohl in der Zahnmedizin als auch in der Orthopädie.
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