Recovery of tetragonal phase in ZrO2 (Y2O3) dental ceramic submitted to forced martensitic transformation

Cerâmicas à base de zircônia tetragonal estabilizada com ítria (ZrO2(3%Y2O3)) possuem excelentes propriedades mecânicas, devido a uma peculiar transformação de fases que ocorre nos grãos desta cerâmica durante o crescimento de uma trinca. O crescimento da trinca gera tensões compressivas sobre os grãos tetragonais metaestáveis, os quais se transformam em monoclínicos, promovendo uma expansão volumétrica de 3 a 5%, a qual impede que a trinca continue crescendo nas condições de carregamento mecânicos inicialmente utilizados, o que produz aumento da resistência à fratura, e tenacidade deste material. Neste trabalho são apresentados os resultados do estudo da recuperação da fase tetragonal pela utilização de tratamentos térmicos, em zircônia envelhecida por desgaste, durante a preparação de próteses dentárias. Blocos cerâmicos pré-sinterizados à base de ZrO2(3%Y2O3) foram sinterizados em três condições distintas, quais sejam, 1450°C - 0h, 1530°C - 2h e 1600°C - 4h. Cada lote de amostras sinterizado foi submetido análise de densidade relativa, difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Parte das cerâmicas sinterizada foi fraturada, e a superfície de fratura foi re-examinada por DRX e MEV. Outra parte foi fragmentada visando a transformação martensítica, que gera a fase monoclínica no material, e em seguida caracterizada por DRX. Os resultados da densificação e análise microestrutural indicaram densidade relativa de 94,2%, 99,6% e 99,75%, tamanho médio de grão de 0,28?m, 0,49m e 1,31m, para amostras sinterizadas a 1450°C - 0h, 1530°C - 2h e 1600°C - 4h respectivamente. Após fragmentação, os teores de fase monoclínica medidos foram da ordem de 58%, 43% e 4,5% que correspondem a aproximadamente 65% vol, 50% vol e 6% vol. Tratamentos térmicos realizados a 950°C, 1100°C e 1200°C foram necessárias para recuperação de 100% de fase tetragonal, em amostras sinterizadas a 1450°C - 0h, 1530°C - 2h e 1600°C - 4h, respectivamente.Tetragonal zirconia-based ceramic stabilized with (ZrO2(3%Y2O3)) have excellent mechanical properties due to a peculiar phase transformation that occurs in this ceramic grains during the growth of a crack. The crack growth generates compressive stresses on the metastable tetragonal grains, which are transformed into monoclinic, promoting a volumetric expansion of 3 to 5% which prevents the crack continues to grow under conditions of mechanical loading initially used, which produces the increased fracture strength and toughness of this material. This paper presents results of the recovery of the tetragonal phase by the use of thermal treatments in zirconia aged for wear during the preparation of dental prostheses. ZrO2(3%Y2O3) pre-sintered ceramic blocks were sintered in three different conditions: 1450°C-0h, 1530°C-2h and 1600°C-4h. Sintered samples were characterized by relative density, X-Ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Part of the sintered samples was fractured and the fracture surface was re-examined by XRD and SEM. Another part was milled aiming generates a martensitic transformation (monoclinic phase), and characterized by XRD. The results of densification and SEM analysis indicates relative density of 94.2%, 99.6% and 99.75%, average grain size of 0.28?m, 0.48m and 1.31m, for samples sintered at 1450°C-0h, 1530°C-2h and 1600°C-4h respectively. After milling, the monoclinic phase content was 58%, 43% e 4,5% corresponding to 65% vol, 50% vol e 6% vol. For samples sintered at 1450°C-0h, 1530°C-2h e 1600°C-4h, heat treatments of 950°C, 1100°C and 1200°C were performed respectively, for recuperation of 100% of tetragonal phase