4  -  Propriétés mécaniques des céramiques


Les céramiques dentaires sont peu résistantes en traction et flexion et très résistantes en compression.
Leur caractéristique principale est la rupture dite fragile, c'est à dire sans déformation plastique. Depuis Griffith on sait que la fracture d'une céramique se fait par propagation d'une fissure à partir d'un défaut initial.
Depuis les années 80, la plupart des évolutions du matériau se sont traduites par une amélioration de propriétés mécaniques.

4 . 1  -  Module d'élasticité (GPa)

Figure 27 : Module d’élasticité (rigidité) de l’émail et de quelques céramiques
Vitadur® (céramique feldspathique conventionnelle), Optec hsp® (céramique feldspathique à haute teneur en leucite), Empress (céramique feldspathique à haute teneur en leucite), Dicor® (Vitrocéramique), Empress 2 (céramique à base de di-silicate de lithium) et InCeram® (céramique alumineuse). On peut constater sur ce graphique que l’apparition des céramiques alumineuses marque un saut quantitatif important dans la rigidité des céramiques. Cette rigidité permet d’envisager la réalisation de restaurations plurales de petite étendue (bridges remplaçant une dent).

4 . 2  -  Résistance à la flexion (MPa)

Figure 28 : Résistance à la flexion de quelques céramiques
Vitadur® (céramique feldspathique conventionnelle), Empress® (céramique feldspathique à haute teneur en leucite), Cérestore® (céramique alumineuse), Cerapear® et Dicor® (Vitrocéramiques), Empress 2 (céramique à base de di-silicate de lithium) et InCeram®, Procera® (céramiques alumineuses), InCeram® Zirconia (céramique alumineuse enrichie en ZrO2). L’augmentation constante de la résistance correspond aussi à la chronologie d’apparition des matériaux sur le marché des céramiques dentaires.

4 . 3  -  Ténacité (Mpa/m ½)

La ténacité est la résistance à la progression d’une fissure pré-existante. La ténacité est une propriété essentielle. Une ténacité élevée peut laisser espérer une durée de fonctionnement élevée et donc une pérennité de la prothèse importante. La transformation de structure cristalline que subissent les céramiques à base de ZrO2 lorsqu’elles sont soumises à une contrainte explique la ténacité élevée de ces matériaux.

Figure 29 : Ténacité de différentes céramiques sans armature

4 . 4  -  Dureté

Email : 340 HVN
Céramique feldspathique : 460 HVN
Dicor : 460 HVN
Inceram : 120 HVN

4 . 5  -  Facteurs influençant la résistance mécanique

Elle est directement liée au nombre et à la taille des défauts issus de la mise en œuvre, du montage de la poudre de céramique, de la cuisson et du glaçage.

  • Taux de porosité

il dépend de la distribution granulométrique et du mode de mise en forme de la pâte crue : compactage. Le compactage par vibration permet d'augmenter de 40% la résistance par rapport à un céramique non compactée. La cuisson sous vide fait passer le % de porosité de 4% à 0,1%.

  • Température et cycle de cuisson

L'élévation de la température et de la durée de cuisson entraînement une augmentation de la résistance. Cependant au delà d'un certain seuil, ou lors de la multiplication des cuissons, on assiste à une diminution de ces caractéristique, due à une dissolution dans le verre des phases cristallines dispersées.

  • Contraintes internes

Elles résultent d'un différentiel de coefficient de dilatation thermique entre les différentes phases du matériau ou entre le matériau et le support (métal ou céramique d'infrastructure).

  • Microstructure

Pour les céramiques biphasées, la résistance augmente avec la proportion de phases cristalline et avec la quantité d'interfaces verre/cristal et donc la dispersion de cette phase cristalline. L'état de surface et surtout es défauts de surface jouent un rôle important. Pour remédier aux défauts de surface le glaçage thermique ou l'emploi d'une glaçure permettent en obturant les pores et en refermant les fissures d'améliorer les propriétés mécaniques des céramiques feldspathiques d'environ 400%. De plus la glaçure possédant un coefficient d'expansion thermique plus faible que celui de la céramique sous-jacente met la surface en compression.

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