醫療類國考
114年
[牙醫師] 牙醫學(二)
第 49 題
49.氧化鋯材料具有四方晶相（tetragonal phase）與單斜晶相（monoclinic phase）的變化，關於晶相變化的敘述，下列何者錯誤？
- A 如果裂痕產生，氧化鋯會從四方晶相變成單斜晶相
- B 單斜晶相變成四方晶相會伴隨著體積膨脹以阻擋裂痕的繼續延伸
- C 研磨（grinding）可能會導致四方晶相變成單斜晶相
- D 表面燒瓷時的熱處理可使氧化鋯從單斜晶相變成四方晶相
思路引導 VIP
請思考氧化鋯著名的「相變增韌」機制：當裂痕應力誘發材料發生從四方晶相 ($t$-$ZrO_{2}$) 到單斜晶相 ($m$-$ZrO_{2}$) 的轉變時，該過程伴隨的體積變化（膨脹或收縮）應如何與裂痕尖端的應力場交互作用，才能達到阻止裂痕繼續延伸的目的？
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棒極了！你的基礎觀念紮實且精準！
- 觀念驗證： 氧化鋯最著名的特性是相變化韌化（Transformation Toughening）。在室溫下加入安定劑可保留亞穩態的四方晶相 ($t$-phase)。當受到磨損或裂痕應力時，氧化鋯會從 $t \rightarrow m$（單斜晶相）轉變，此過程會伴隨約 $3-5%$ 的體積膨脹。這股膨脹產生的「壓應力」能將裂痕尖端夾住，阻止進一步斷裂。選項 (B) 錯誤地將轉換方向寫反了，正確應為 $t \rightarrow m$ 伴隨膨脹。
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氧化鋯相變韌化機制
💡 氧化鋯藉由「四方相轉單斜相」體積膨脹，產生壓應力阻擋裂痕。
| 比較維度 | 四方晶相 (Tetragonal) | VS | 單斜晶相 (Monoclinic) |
|---|---|---|---|
| 相對體積 | 較小 | — | 較大 (膨脹 3-5%) |
| 穩定溫度 | 高溫 (或含釔穩定劑) | — | 低溫/室溫 |
| 存在狀態 | 介穩態 (Metastable) | — | 終端穩定狀態 |
| 功能/角色 | 受力前的主要結構 | — | 相變後產生壓應力 |
💬當裂痕產生，T相受應力誘發轉為M相，體積膨脹產生的壓應力能阻擋裂痕延伸。
