传统的口腔修复陶瓷材料的加工方法由于存在加工周期长,操作步骤复杂等缺点,已经无法满足口腔修复患者对于全瓷修复体日益增长的需求。CAD/CAM切削加工系统虽然能够显著提高口腔陶瓷材料的加工效率,但是无法直接一次成形,需要进行二次处理,增加了操作的复杂性,同时存在切削刀具损耗、材料浪费以及二次处理成形件体积收缩等问题。选择性激光熔覆(Selective Laser Melting,SLM)是一种先进的快速原型技术,无需任何切削刀具和模具,就可以将CAD/CAM数据借助激光熔覆技术一次性成形,制造出性能优异的实体零件,并且不受复杂形状的限制。如果能够将这种先进制造技术引进到口腔修复陶瓷材料领域,加工出符合临床要求的全瓷修复体,将极大的提高修复体的制作效率,降低加工的成本,满足医患双方对于全瓷修复体的需求。研究目的探索研究氧化铝(Al2O3)/氧化锆(Zr O2)混合陶瓷粉末在SLM成形过程中粉末原料-凝固参数-温度场环境-成形组织-材料性能之间的关系,以期获得全密度、无裂纹、内部物相均匀的SLM-Al2O3/Zr O2陶瓷块体材料,为今后SLM技术作为口腔陶瓷材料加工技术在修复临床领域的应用打下基础。方法与内容通过扫描电镜(SEM)观察、能谱分析、XRD衍射、红外温度测定及显微力学性能测试等手段,研究分析1)SLM成形过程中Al2O3/ZrO2复相陶瓷材料组织内部晶相生长演化的规律及其影响因素;2)观察预热温度对于成形材料内部裂纹生成的影响,分析生长扩展及抑制的机理,通过有限元分析激光熔覆时温度场的变化规律,优选出成形工艺参数。研究结果1)陶瓷粉末原料粒度过小会在粉床内产生团聚现象,因而引起SLM成形陶瓷材料内部形成缺陷和空洞,而粉末形貌对于材料无明显影响。因此SLM加工的陶瓷粉末原料的主要要求是粒度为100μm级;2)在按照共晶比混合的粉末成形材料组织内观察到了由于Zr O2出现单相失稳,打破共晶平衡生长而出现的共晶胞团结构,这种结构会引起材料内部四方相Zr O2含量的减少,从而影响材料的力学性能。因此需要在混合粉末里更多的加入Al2O3粉末以补偿成形过程中氧化铝的损失。经实验分析最佳比例Al2O3:ZrO2为62.5wt%:37.5wt%;3)在完全熔融的情况下,激光扫描速率越快,陶瓷材料的组织细化程度就越高,性能就越好,而对材料的晶相结构无明显影响;4)在预热温度不够以及不能稳定的情况下,SLM陶瓷材料的表面及内部会生成大量的裂纹,这种裂纹的生成与熔池中心及四周巨大的温度梯度有关,因此必须将温度梯度降低,即预热至理想温度并保持稳定才能够减少成形件内裂纹的形成;5)采用激光器在熔融前于粉床上进行高速的往返扫描的技术路线对粉床进行预热,通过实验得到了优化的激光预热参数(激光功率为150W,扫描速率为4000mm/min,预热1min);6)利用有限元技术建立了SLM成形的温度场的模型,并模拟了激光进入熔池的瞬时状态以及SLM陶瓷熔覆成形过程中温度场的变化情况;7)设计了一种可在LRF系统中实现多层铺粉加工的铺粉装置,并应用这种装置在实际中完成了SLM陶瓷块体材料的多层烧结,优选出了工艺参数(激光功率200W,扫描速率100mm/min,光斑10mm)。8)采用Al2O3/Zr O2混合粉末(粒径﹤100μm,Al2O3:Zr O2为62.5wt%:37.5wt%),铺粉后(层厚500μm)进行激光预热(激光功率150W,扫描速率4000mm/min,光斑直径10mm,预热时间1min)然后进行激光熔覆(激光功率200W,扫描速率100mm/min,光斑10mm),能够成形无明显裂纹,全密度,组织结构均匀细致,力学性能优良的SLM-Al2O3/Zr O2陶瓷块体材料。结论研究表明利用选择性激光熔覆技术成形口腔陶瓷材料是一种完全可行的新型加工方法,能够大大缩短的全瓷修复体的制作周期。虽然目前仍然存在表面沾粉、加工精度低等问题,但相信随着进一步研究其成形性能、提高精度及表面性状,SLM技术将引起牙科全瓷修复体制备技术的一场革新。