The present study is the second part of an investigation of strength, fracture toughness and microstructure of nine all-ceramic materials. In the present study, DC Zirkon, an experimental yttria partially stabilized zirconia, In-Ceram Zirconia slip and In-Ceram Zirconia dry-pressed were compared.Strength was appraised on ten bar-shaped specimens for each material (20 x 4 x 1.2 mm) with the three-point bending method. The fracture toughness (Indentation Strength) was measured on twenty specimens (20 x 4 x 2 mm) for each ceramic. The volume fraction of each phase, the dimensions and shapes of the grains and the crack pattern were investigated with SEM. Phase transformation was investigated with X-ray diffraction. Data were compared with an ANOVA and Sheffé post hoc test (p = 0.05).Means of strength (MPa) and fracture toughness (MPa m(1/2)) values and their standard deviation were: In-Ceram Zirconia dry-pressed 476 (50)1, 4.9 (0.36)1; In-Ceram Zirconia slip 630 (58)2, 4.8 (0.50)1; the experimental yttria partially stabilized zirconia 680 (130)2, 5.5 (0.34)2; DC-Zirkon 840 (140)3, 7.4 (0.62)3. Values with the same superscript number showed no significant statistical difference. Microscope investigation and X-ray diffraction revealed the important role played by the tetragonal to monoclinic phase transformation and by the relationship between the glassy matrix and the crystalline phase in the strengthening and toughening mechanisms of these ceramics.the zirconia-based dental ceramics are stronger and tougher materials than the conventional glass-ceramics. Better properties can have positive influence on the clinical performance of all-ceramic restorations.

The aim of the investigation was to assess the influence of sandblasting, grinding, grinding orientation, polishing and heat treatment on the flexural strength of a yittria stabilized tetragonal zirconia polycrystals ceramic (Y-TPZ).The specimens (160 beams) were equally divided into four groups according to the surface treatment (sandblasted, polished, ground parallel to the tensile axis, ground perpendicular). Twenty specimens from each group underwent heat treatment under the firing conditions used to fire a layer of porcelain and glaze. After treatment, the three-point flexure test was used to calculate the flexural strength and X-ray diffraction analysis was used to estimate the relative amount of monoclinic phase. The reliability of strength was assessed through the Weibull distribution. Statistical analysis was conducted with multiple regression analysis, one-way ANOVA and Tukey's pairwise multiple comparisons. Treated and fractured surfaces were observed with SEM.The following values of strength and relative content of monoclinic phase of zirconia were measured for each group: sandblasted (1540MPa; 9.5%); ground parallel (1330MPa; 8.3%); ground perpendicular (1525MPa; 8.3%); ground parallel and heated (1225MPa; monoclinic content not detectable); ground perpendicular and heated (1185MPa; monoclinic content not detectable); polished and heated (1165MPa; monoclinic content not detectable); polished (1095MPa; 0.8%); sandblasted and heated (955MPa; 0.3%).The present study suggests that sandblasting and grinding may be recommended to increase the strength of dental Y-TZP, provided they are not followed by heat treatment. Fine polishing may remove the layer of compressive stresses and therefore, lower the mean flexural strength.

The central argument of this study is that residual stresses developed during the preparation of all-ceramic crowns and fixed partial dentures coupled with contact-induced cracking are the origin of the excessive chipping observed in clinical applications. The aim of this paper is to provide a simple basic analysis of the causes of residual stress development in ceramics and identify the key thermo-mechanical parameters responsible for these stresses and the resultant contact-induced failure. For simplicity, a bilayer planar geometry is considered. The key outcomes are the critical role of thermo-elastic properties and the thickness of the structures. The approach is then used to evaluate the propensity for unstable cracking of a range of crown structures, including substructures of a range of ceramics, and to show that two specific combinations are most prone to this behaviour, namely porcelain fused to glass ceramics and zirconia substrates. In addition, a simple approach for the minimization of the likelihood for such behaviour and chipping is proposed.

To determine and identify correlations between flexural strength, strain at failure, elastic modulus and hardness versus ceramic network densities of a range of novel polymer-infiltrated-ceramic-network (PICN) materials.Four ceramic network densities ranging from 59% to 72% of theoretical density, resin infiltrated PICN as well as pure polymer and dense ceramic cross-sections were subjected to Vickers Indentations (HV 5) for hardness evaluation. The flexural strength and elastic modulus were measured using three-point-bending. The fracture response of PICNs was determined for cracks induced by Vickers-indentation. Optical and scanning electron microscopy (SEM) was employed to observe the indented areas.Depending on the density of the porous ceramic the flexural strength of PICNs ranged from 131 to 160MPa, the hardness values ranged between 1.05 and 2.10GPa and the elastic modulus between 16.4 and 28.1GPa. SEM observations of the indentation induced cracks indicate that the polymer network causes greater crack deflection than the dense ceramic material. The results were compared with simple analytical expressions for property variation of two phase composite materials.This study points out the correlation between ceramic network density, elastic modulus and hardness of PICNs. These materials are considered to more closely imitate natural tooth properties compared with existing dental restorative materials.

The present study, divided into two parts, aimed to compare the strength, fracture toughness and microstructure of a range of all-ceramic materials. In part I, three hot-pressed glass-ceramics (IPS-Empress, Empress 2 and a new experimental ceramic) and alumina glass-infiltrated ceramics (In-Ceram Alumina), processed by both slip casting and dry pressing, were compared.Tensile strength was appraised on 10 bar-shaped specimens (20 x 4 x 1.2 mm3) for each material with the three-point bending method; the fracture toughness was measured from 20 specimens (20 x 4 x 2 mm3), by using the indentation strength technique. Data were compared with ANOVA and the Sheffé post hoc test (p = 0.05). The volume fraction of each phase, the dimensions and shapes of the grains, porosity and the crack patterns were investigated using SEM.The average and standard deviation in strength (MPa) and fracture toughness (MPa m(1/2)) were: IPS-Empress 106(17)1, 1.2(0.14)1; Empress 2 306(29)2, 2.9(0.51)2, new experimental ceramic 303(49)2, 3.0(0.65)2, In-Ceram Alumina dry-pressed 440(50)2, 3.6(0.26)2, In-Ceram Alumina slip 594(52)3, 4.4(0.48)3. Values with the same superscript number showed no significant statistical difference. Microscopy revealed the relationship between the glass matrix and the crystalline phase and the characteristics of the latter were correlated to the strengthening and toughening mechanisms of these glass-ceramics.The mechanical properties and microstructure of core materials have been advocated as crucial to the clinical long-term performance of all-ceramic dental restorations. This investigation provides the clinician with data regarding strength, fracture toughness and microstructure of a broad range of current materials.

Vickers deformation/fracture indentations have been investigated in six silicate glasses. The characteristic damage patterns fall into two distinct groups, according to whether the glass shows “normal” or “anomalous” mechanical behaviour. Observations of the damage morphology during and after contact, of the scales of the deformation and fracture zones, and of the residual stress intensity about the impressions, all point to a basic difference in the local stress/strain micromechanics. This difference is discussed in relation to the factors which control the brittleness of glass.

Abstract Objectives To compare the impact of intaglio surface treatments – airborne particle abrasion and hydrofluoric acid (HF) etching – of feldspar ceramic (FEL) crowns on the fracture load (FL) and to investigate the effects of abutment materials and artificial aging. The aim was to assess whether etching could be replaced by an alternative surface roughening method. Materials and methods FEL crowns had their intaglio surfaces either abraded (25 µm Al 2 O 3 , 0.1 MPa), etched (HF, 60 s), or untreated and then bonded to CoCrMo- and polymer-abutments. FL was measured for non-aged and aged (1.2 million mastication cycles) specimens. Data were analyzed using, Weibull modulus, two-/one-way ANOVA with Tukey HSD-post-hoc-test, t-tests, and TOST equivalence (p < 0.05). Results For crowns bonded to CoCrMo abutments, aging affected the FL and Weibull modulus, but pretreatment methods did not. For initial specimens, airborne abraded and etched crowns were equivalent within a 400N bound, however, for aged specimens, equivalence was inconclusive. For crowns bonded to polymer-abutments, pretreatment and aging influenced the FL. Etching decreased the initial FL by over 420N compared to airborne abraded and untreated specimens. After aging, untreated crowns’ FL decreased by 528N, while airborne abraded and etched specimens showed no aging effect. Conclusions Airborne particle abrasion of FEL crowns’ intaglio surfaces did not negatively impact FL and was comparable to etched crowns. Conclusions regarding pretreatment methods and aging differed between CoCrMo- and polymer-abutments. Clinical relevance. Airborne particle abrasion may be an alternative procedure for the intaglio surface treatment of FEL crowns prior bonding.