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文檔簡介
第十一章口腔陶瓷(DentalCeramic)第一節(jié)口腔陶瓷概述世界上許多民族的祖先,在不同時期不同環(huán)境不同文化背景下,各自都獨立地發(fā)明創(chuàng)造了陶器,唯有瓷器是由中國人發(fā)明,在公元五、六世紀以后陸續(xù)傳播到世界各地的。陶瓷材料一般黏土瓷土(主要是高嶺土)溫度一般不超過1000°C可達1200°C以上堅硬程度
陶器燒成溫度低,坯體并未完全燒結(jié),敲擊時聲音發(fā)問,胎體硬度較差,有的甚至可以用鋼刀劃出溝痕
瓷器的燒成溫度高,胎體基本燒結(jié),敲擊時聲音清脆,胎體表面用一般鋼刀很難劃出溝痕。
透明度
陶器的坯體即使比較薄也不具備半透明的特點瓷器的胎體無論薄厚,都具有半透明的特點
陶器跟瓷器的區(qū)別黑陶彩陶白陶唐三彩陶器的分類瓷器的分類素三彩白釉青花瓷琺瑯彩玲瓏瓷器陶瓷
傳統(tǒng)概念的陶瓷,即普通陶瓷。是以黏土類及其他天然礦物原料經(jīng)過粉碎加工、成型、煅燒等工藝過程制成的制品。是一種多晶、多相(晶相、玻璃相和氣相)的材料。陶瓷普通陶瓷日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷特種陶瓷電子、航空、航天、生物㈠陶瓷的相組成
(phasesofceramic)
晶體相、玻璃相、氣相。陶瓷的基本結(jié)構(gòu)晶體相(crystallinephaseormineralphase):
由不同成分的晶體組成,其性質(zhì)和數(shù)量決定陶瓷的性質(zhì)。晶體有氧化鋁、長石、白榴石、云母等。晶體結(jié)構(gòu)為:立方、四方、六方晶系。玻璃相(glassyphaseorvitreousphase)非晶形相,非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的低熔點固體。
玻璃相↑,透明性↑,抗裂紋擴展↓。氣相(pores):氣孔率、氣孔尺寸分布、氣孔形態(tài)。
離子鍵(electrovalentbond)
正負離子間的靜電作用力,無方向性,鍵強度高。
陶瓷強度↑、硬度↑、脆性↑。共價鍵(covalentbond)有方向性和飽和性,鍵強度高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
陶瓷熔點↑、硬度↑、脆性↑、熱脹系數(shù)↓。混合鍵(hybridbond)既有離子性結(jié)合又有共價性結(jié)合。
㈡陶瓷的結(jié)合鍵
(bondofceramic)
牙科陶瓷發(fā)展史
1744年牙科陶瓷應(yīng)用。
1886年
烤瓷甲冠(porcelainjacketcrown),由長石或氧化鋁陶瓷燒結(jié)于鉑箔上,用于前牙,可認為是全瓷冠的鼻祖。
1960年后
白榴石、長石質(zhì)陶瓷與金屬匹配,發(fā)展了金屬烤瓷。
1980年后全瓷修復(fù)材料發(fā)展迅速。鑄造、熱壓、粉漿涂塑陶瓷。
1990年后氧化鋯陶瓷修復(fù)體的研究和應(yīng)用受到重視。
2000年后隨數(shù)字化切削技術(shù)的發(fā)展,切削陶瓷實現(xiàn)臨床應(yīng)用。
2010年后?3D打印技術(shù)的日臻成熟,用于激光熔附加工的陶瓷粉末開始出現(xiàn)??谇惶沾傻姆诸惏慈埸c高熔陶瓷1315-1370中熔陶瓷1090-1260低熔陶瓷870-1060超低熔陶瓷<870人工牙烤瓷全冠口腔陶瓷的分類按應(yīng)用烤瓷烤瓷修復(fù)體金屬烤瓷全瓷全瓷冠、嵌體、貼面等陶瓷牙種植陶瓷口腔陶瓷的分類按制作工藝燒結(jié)陶瓷熱壓陶瓷玻璃浸滲可切削鑄造陶瓷燒結(jié)燒結(jié)是將壓實的陶瓷粉在低于熔點的溫度下高溫加熱,使陶瓷粉體致密、結(jié)合在一起的過程熱壓在高溫下使陶瓷軟化,經(jīng)一定的壓力注入型腔而成型。玻璃浸滲先用粉漿涂塑工藝成型,再將融化的玻璃滲透其內(nèi)。切削采用機械加工的方式,將陶瓷制成所需形狀的修復(fù)體鑄造采用鑄造技術(shù)成型,將陶瓷制成所需形狀的修復(fù)體陶瓷顆粒的燒結(jié)效果燒結(jié)前高溫中溫低溫陶瓷修復(fù)體切削-燒結(jié)工藝切削冠橋燒結(jié)口腔陶瓷的分類按晶相氧化鋯氧化鋁尖晶石二硅酸鋰長石白榴石氟磷灰石硅氟云母口腔陶瓷的分類按臨床使用部位植入人體非植入人體按性質(zhì)單純陶瓷陶瓷基復(fù)合材料分類編號推薦的臨床用途
撓曲強度(單位:MPa)1烤瓷502單一單位修復(fù)體1003不包含磨牙的三單位修復(fù)體3004包含磨牙的三單位修復(fù)體5005四單位及多單位修復(fù)體的基底陶瓷800固定修復(fù)陶瓷按臨床用途的分類ISO6872-2008口腔陶瓷的性能物理性能機械性能化學(xué)性能生物性能口腔陶瓷的性能物理性能透明性影響因素氣泡、遮色劑、填料和晶相含量、瓷粉粒度性能要求遮色瓷、牙本質(zhì)瓷、釉質(zhì)瓷、切端瓷顏色內(nèi)染色外染色口腔陶瓷的性能機械性能撓曲強度氧化鋯、玻璃浸滲、二硅酸鋰、白榴石增強陶瓷斷裂韌性抵抗裂紋擴展能力彈性模量收縮燒結(jié)收縮密度熱學(xué)性能線脹系數(shù)影響口腔陶瓷性能的因素:組成成分晶體結(jié)構(gòu)和尺寸玻璃相的特性氣孔雜質(zhì)瓷粉粒度烤瓷特定組成范圍的陶瓷,在高溫下燒結(jié)而成習(xí)慣上指直接采用各種粉狀陶瓷經(jīng)燒結(jié)加工制作修復(fù)體的一種工藝過程。全瓷燒結(jié)全瓷、熱壓全瓷、玻璃浸滲全瓷、可切削陶瓷和鑄造陶瓷陶瓷牙種植陶瓷本節(jié)課的內(nèi)容:按熔點范圍高熔烤瓷材料1200-1450中熔烤瓷材料1050-1200低熔烤瓷材料850-1050烤瓷分類一按熔點范圍高熔烤瓷材料1300中熔烤瓷材料1101-1300低熔烤瓷材料850-1100超低熔烤瓷材料<850烤瓷分類二長石石英白陶土或高嶺土助熔劑著色劑其他烤瓷材料的基本原料組成原材料→配合→高溫熔融→淬冷→粉碎→混合→陶瓷粉
1.長石:
主要成分。鉀長石和鈉長石的混合物。熔化后成玻璃基質(zhì)。與金屬氧化物生成白榴石(leucite)結(jié)晶。
2.石英:SiO2
熔點約1800℃。燒結(jié)中呈細顆粒懸浮在玻璃相中。增強劑,強度↑;量大時,降低透明度↓。
3.白陶土或高嶺土:
具可塑性,易與長石結(jié)合,韌性和不透明性↑。失水后收縮量大。
烤瓷材料的基本原料組成
4.助熔劑:
硼砂、碳酸鹽。
使長石的熔融溫度↓,孔隙↓。
5.著色劑:
金屬氧化物。氧化鈦(白色)、氧化銫(黃色),氧化鎳(灰)、氧化鈷(蘭)、氧化鐵(褐)、磷酸錳(紅)。
熒光劑:稀土氧化物氧化鈰、氧化銪等。
6.其它玻璃改性劑:氧化硼↓粘度,↓軟化溫度或熔點;氧化鋁↑強度、粘度及硬度,改變軟化點,↓燒結(jié)收縮;結(jié)合劑便于塑形;釉料增加光澤度??敬刹牧系幕驹辖M成
(1)成型:
選色→調(diào)成糊狀→涂于代型上→加壓→塑形(放大13~20%)→650℃干燥
(2)燒結(jié):
采用真空燒結(jié)法,分三個階段
低溫?zé)Y(jié):玻璃質(zhì)軟化,粉粒間凝集不全,氣孔多,體積收縮小。
中溫?zé)Y(jié):粉粒間完全凝集成致密體,體積明顯收縮。
高溫?zé)Y(jié):粉粒熔接成牢固的結(jié)晶整體,體積收縮趨于穩(wěn)定。
(3)離爐、冷卻、修改、試戴(4)上釉、燒結(jié)三、烤瓷工藝步驟烤瓷工藝要求
選擇合適色調(diào)的烤瓷粉料;制作預(yù)成修復(fù)體時體積放大;烤瓷爐和修復(fù)體必須均勻預(yù)熱,緩慢升溫;補瓷后應(yīng)在相同的條件下燒結(jié)??刂茻Y(jié)次數(shù)和燒結(jié)溫度
高熔烤瓷低熔烤瓷(%)(%)石英
2912助熔劑
1028長石
6160長石質(zhì)烤瓷㈠組成主要由長石、石英和不同的助熔劑組成。一般,高熔烤瓷的強度、耐溶解性、透明性、反復(fù)燒結(jié)時精確度的保持性能較好。易于修復(fù)、填補、著色或上釉。中熔烤瓷的組成,通過調(diào)整以上兩者的組成獲得。優(yōu)缺點彎曲強度、硬度和耐磨性接近牙釉質(zhì)色澤美觀,化學(xué)性能穩(wěn)定生物相容性良好可用于金屬冠和固定義齒脆性大,拉伸強度低傳統(tǒng)材料由于燒結(jié)后體積收縮大、機械強度差,單純用其制作修復(fù)體時易折。
二十世紀末得到發(fā)展,使后牙全瓷冠和復(fù)雜全瓷修復(fù)體的制作成為可能。它克服了傳統(tǒng)烤瓷材料抗彎強度低的弱點,而較金屬烤瓷修復(fù)體更加美觀,更符合審美要求。
第三節(jié)全瓷修復(fù)材料簡介
(Introductionofall-ceramicmaterials)按制作工藝燒結(jié)全瓷熱壓全瓷玻璃浸滲陶瓷可切削陶瓷鑄造陶瓷氧化鋁、白榴石、鎂基白榴石、焦硅酸鋰、尖晶石氧化鋁、尖晶石、鋯基鉀長石、云母云母、磷酸鈣
嚴格地說,大多數(shù)全瓷修復(fù)材料仍是在傳統(tǒng)烤瓷材料和技術(shù)基礎(chǔ)上改進的。
全瓷材料含晶體多,晶體性質(zhì)、數(shù)量和粒度決定其性能。燒結(jié)全瓷
第四節(jié)燒結(jié)全瓷材料
(Sinteredofall-ceramicmaterials)采用燒結(jié)技術(shù)制作全瓷修復(fù)體的材料燒結(jié)全瓷材料氧化鋁基白榴石增強長石質(zhì)鎂基核瓷
氧化鋁質(zhì)烤瓷
(AluminousPorcelain)以長石質(zhì)烤瓷為基礎(chǔ),含有較多的氧化鋁結(jié)晶體。氧化鋁基陶瓷Al2O3晶體強度大,彈性模量及斷裂韌性高,能更有效地預(yù)防裂紋擴展,使其彎曲強度為長石質(zhì)烤瓷的兩倍。氧化鋁晶體相與玻璃基質(zhì)相線脹系數(shù)相似,二者的結(jié)合好,強度高于白榴石烤瓷。
透明性差
適用于制作全瓷冠的核心部分及烤瓷罩冠的內(nèi)層,不能用于后牙和三個單位的橋。
含45%白榴石增強相,阻止裂紋的擴展。↑彎曲強度和壓縮強度。分為體瓷和切緣瓷。修復(fù)體的制作同傳統(tǒng)烤瓷??捎糜谇扼w、高嵌體及低應(yīng)力的冠和貼面。
優(yōu)點不透明核相對較小,修復(fù)體更透明,彎曲強度較高。
缺點燒結(jié)收縮,修復(fù)體的邊緣適合性稍差,不能用于后牙修復(fù)。燒結(jié)全瓷白榴石增強長石質(zhì)全瓷
含氧化鎂結(jié)晶,↑強度。燒結(jié)后撓曲強度達131MPa,線脹系數(shù)大。上釉后壓縮強度可達269MPa。 優(yōu)點適合于大多數(shù)前牙冠,金屬烤瓷粉均可熔附于鎂核瓷上。上釉后強度增加。缺點
不能用于橋體制作。
燒結(jié)全瓷制作技術(shù)復(fù)雜,熱壓全瓷操作簡便,正不斷替代燒結(jié)全瓷材料燒結(jié)全瓷鎂基核瓷
第五節(jié)熱壓全瓷材料
(heat-pressedAll-ceramicmaterials)
采用注射成型法(熱壓工藝),將陶瓷在熔化狀態(tài)加壓注入型腔,制作全瓷修復(fù)體的陶瓷。
全瓷冠、嵌體、高嵌體、貼面及固定局部義齒注射成型玻璃陶瓷(Injection-moldedGlass-Ceramic)
注射成型牙科陶瓷(injectable
dentalceramic)預(yù)壓陶瓷(pressableceramic)熱壓全瓷熱壓全瓷熱壓全瓷材料白榴石基熱壓全瓷焦硅酸鋰基熱壓全瓷尖晶石注射成型核瓷熱壓工藝:又稱高溫注射成型,是在高溫高壓下使材料燒結(jié)成型的工藝。
含35%~55%白榴石晶體。預(yù)瓷化的玻璃陶瓷瓷塊在高溫下軟化、高壓擠壓注射入模型中成型。彎曲強度↑(120MPa)。采用上色上釉技術(shù)或涂層技術(shù),將貼面烤瓷附于其上進行調(diào)色。缺點:設(shè)備投入大(特殊的真空液壓系統(tǒng)),比其他熱壓全瓷強度低。熱壓全瓷典型產(chǎn)品:IPS-Impress
I型,1987Switzerland白榴石基熱壓全瓷熱壓全瓷
主晶相為60%焦硅酸鋰長晶體(
Li2SiO5,0.5~5μm)。熱壓成型后,用疊層技術(shù)燒結(jié)上玻璃。撓曲強度高(350MPa),斷裂韌性大,用途廣,如前牙冠及固定局部義齒。修復(fù)體密合度高,邊緣適合性好,美觀,耐磨性接近牙釉質(zhì)。但不透明,在后牙區(qū)易折斷。需特殊設(shè)備。熱壓全瓷焦硅酸鋰基熱壓全瓷
主晶相為鋁鎂尖晶石。注射成型制作冠核。強度似氧化鋁冠核材料。用于全瓷冠的核,可改善邊緣密合性。其上常規(guī)燒結(jié)瓷貼面。
優(yōu)點鋁鎂尖晶石收縮性低,修復(fù)體邊緣適合性好。
缺點
價錢昂貴,制作復(fù)雜。
熱壓全瓷尖晶石注射成型核瓷第六節(jié)玻璃浸滲全瓷材料
(Slip-castAll-ceramicmaterial)
又稱粉漿澆注、注漿成型或玻璃浸滲陶瓷(glass-infiltrateddentalceramic)、玻璃浸滲核瓷、浸滲陶瓷。先制作一多孔陶瓷修復(fù)體,然后向其內(nèi)浸滲玻璃??敬煞蹪{涂于耐火代型上,高溫?zé)Y(jié)。多孔冠核上浸滲玻璃,即在高溫下經(jīng)毛細管作用,熔化的玻璃浸滲入孔隙中。修復(fù)體孔隙少,缺陷小,韌性大。1.氧化鋁基粉漿涂塑全瓷材料2.尖晶石及鋯基粉漿涂塑全瓷材料粉漿涂塑全瓷一、氧化鋁基粉漿涂塑全瓷材料
(alumina-basedslip-castall-ceramicmaterial)
玻璃浸滲氧化鋁核瓷(Glass-infiltratedaluminacorematerial)
含氧化鋁達90%。氧化鋁顆粒致密壓實??芍谱鞲邚姸刃迯?fù)體,如全冠及固定義齒短橋,貼面,嵌體及高嵌體。優(yōu)點:修復(fù)體孔隙少,抗彎強度高,邊緣密合性好。耐磨性類似牙釉質(zhì)。缺點:冠核不透明,不能被常規(guī)酸蝕及硅烷處理。制作時間長,花費大。粉漿涂塑全瓷二、尖晶石及鋯基粉漿涂塑全瓷材料
(spinelandzirconia–basedall-ceramicmaterial)①鎂鋁尖晶石(MgAl2O3)為主晶相,含痕量α-氧化鋁,以改善透明性。②含四方晶系鋯及鋁的玻璃滲透陶瓷尖晶石基比氧化鋁基瓷斷裂模量高、透明性好;鋯基撓曲強度高達600MPa,但不透明。優(yōu)點:強度高,鋯基可制作前牙三個單位固定橋缺點:不透明(尖晶石除外),制作時間長。
粉漿涂塑全瓷
可切削陶瓷或可機械加工全瓷材料,是指能夠用普通金屬加工機械進行車、刨、銑、鉆孔等工藝加工的特種陶瓷。可切削陶瓷第七節(jié)可切削陶瓷(machiningceramic,Milledceramic,
machinableall-ceramicmaterial)可借助機械加工設(shè)備加工切削成嵌體、高嵌體、貼面。可切削陶瓷硬切削陶瓷在陶瓷完全燒結(jié)狀態(tài)下長石質(zhì)白榴石焦硅酸鋰云母玻璃滲透前的粉漿涂塑陶瓷軟切削陶瓷在陶瓷部分燒結(jié)狀態(tài)下氧化鋁氧化鋯1、鉀長石為主晶相的玻璃陶瓷
(potassiumfeldspar-basedglassceramic)2、云母基玻璃陶瓷
(mica-basedglassceramic)
可切削陶瓷一、可切削陶瓷材料云母晶體為長形,隨機排列,因此裂紋沿著晶體偏斜。陶瓷的可切削性好,撓曲強度高。
預(yù)燒結(jié)的注塑成型氧化鋁陶瓷塊也可切削復(fù)制出冠及固定局部義齒。隨后被玻璃浸滲,使最終邊緣精確性在50μm以內(nèi)??汕邢魈沾煽汕邢餮趸喬沾刹牧?/p>
釔-穩(wěn)定氧化鋯。常溫下氧化鋯為穩(wěn)定的單斜晶結(jié)構(gòu),當加入少量釔可形成亞穩(wěn)四方晶體結(jié)構(gòu)。由于氧化鋯材料不僅強度高,而且韌性好,使之不僅成為冠核材料,也可用于制作橋支架。當裂紋尖部應(yīng)力達到一定水平時,氧化鋯的亞穩(wěn)四方晶體結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)換成更穩(wěn)定的單斜晶結(jié)構(gòu)。這種應(yīng)力引導(dǎo)的結(jié)構(gòu)變化伴隨材料的膨脹使裂紋尖部閉合,從而阻止了裂紋的繼續(xù)擴展。因此裂紋很難通過釔穩(wěn)定氧化鋯發(fā)展。二、可切削陶瓷修復(fù)體制作技術(shù)將可切削陶瓷制備成嵌體、高嵌體、貼面等修復(fù)體的方法:1、CAD-CAM技術(shù)2、復(fù)制切削技術(shù)3、技工室CAD/CAM技術(shù)可切削陶瓷⑴CAD-CAM技術(shù)(computeraideddesign-computeraidedmachiningtechnology)將光電子技術(shù)、數(shù)字信息處理及自控機械加工技術(shù)用于制作修復(fù)體的一門工藝。光學(xué)掃描取光學(xué)“印模”數(shù)字化入計算機,得預(yù)備體的立體圖像計算機輔助設(shè)計修復(fù)體計算機控制的切削機床制作修復(fù)體可切削陶瓷可制作精確的嵌體、高嵌體、貼面及冠。優(yōu)點:
一次就診;可制作精確的修復(fù)體的組織面;陶瓷核內(nèi)孔隙少。缺點:
設(shè)備昂貴,邊緣精確性差,與牙有100~
150μm間隙;手工調(diào)磨修整合面外形及拋光費時??捎脴渲T汀粘著修復(fù)體,補償邊緣不密合。
可切削陶瓷⑵復(fù)制(仿形)切削技術(shù)(Copy-millingtechnology)采用復(fù)制切削技術(shù)將可切削陶瓷塊制成嵌體、高嵌體及貼面。設(shè)備是一臺仿形切削機(仿形銑床)。工作原理類似配鑰匙。缺點:需取印模,不能一次完成。邊緣精確性同傳統(tǒng)的烤瓷燒結(jié)技術(shù)??汕邢魈沾煽汕邢魈沾煞滦渭庸ぱb置
三、技工室CAD/CAM技術(shù)將代型機械掃描,數(shù)據(jù)輸送到工作站,在那里用計算機控制切削機切削出一個放大的代型。目的是補償燒結(jié)收縮。隨后于代型上壓實氧化鋁粉,再次切削,最后燒結(jié)。再進一步用膨脹匹配的氧化鋁陶瓷貼面??汕邢魈沾?/p>
缺點:不能一次就診完成。且設(shè)備昂貴,與金修復(fù)體比,邊緣精確度差。除氧化鋁基陶瓷外,陶瓷高度不透明,強度也不很滿意。
可切削陶瓷五軸聯(lián)動加工中心可切削陶瓷第八節(jié)鑄造陶瓷(Castabledentalceramic)一、概述鑄造(玻璃)陶瓷:經(jīng)失蠟鑄造工藝成型的陶瓷。高溫熔化后經(jīng)鑄造工藝以玻璃態(tài)成形,后經(jīng)結(jié)晶化熱處理析出結(jié)晶相而瓷化。鑄造陶瓷修復(fù)工藝:用鑄造陶瓷材料制作修復(fù)體的技術(shù)。所制作的修復(fù)體稱為鑄造陶瓷修復(fù)體。(1984年Corning公司和Dentsply公司,推出Dicor鑄造陶瓷產(chǎn)品)。鑄造陶瓷
特定的玻璃經(jīng)控制晶化而獲得的含大量微晶體的整體玻璃。又稱微晶玻璃(microcrystalglass)。
鑄造陶瓷鑄造(玻璃)陶瓷
一.在最初熔化鑄造成型時,是一種非結(jié)晶結(jié)構(gòu)體的玻璃態(tài),流動性好,可澆鑄成所需形狀的修復(fù)體。二.鑄造后,修復(fù)體在第二次加溫結(jié)晶化處理后,得到晶體結(jié)構(gòu)的瓷化玻璃材料(玻璃陶瓷)。結(jié)晶顆??沙梳槧罨虬鍫?,可防止裂紋擴展,使材料強度提高,色澤逼真。鑄造陶瓷鑄造陶瓷修復(fù)體制作的兩大步驟鑄造陶瓷的種類根據(jù)主晶相有兩大類:1、云母系玻璃陶瓷(mica-basedglassceramics):其晶化前玻璃體含SiO2較多,晶化后主晶相為硅氟云母(K2Mg5Si8O20F4)。2、磷灰石系玻璃陶瓷(apatite-basedglassceramics):其晶化前玻璃體含P2O5、CaO較多,晶化后主晶相為磷灰石[C10(PO4)6(OH,F)2]。此類又可分為主晶相為磷灰石和主晶相為偏磷酸鈣系列。鑄造陶瓷鑄造陶瓷三、組成成分%(質(zhì)量分數(shù))SiO255~65MgO14~19K2O10~18Al2O30~2F4~9其他0~7成分%(質(zhì)量分數(shù))SiO234CaO45P2O515MgO5其他1云母系玻璃陶瓷磷灰石系玻璃陶瓷各成分的作用:
ZrO2、P2O5:促進成核劑、結(jié)晶
Al2O3和SiO2:↑強度和硬度
MgO:↑流動性
CaO和P2O5:↑生物性能鑄造陶瓷
Dicor鑄造陶瓷材料的物理機械性能鑄造陶瓷性能牙釉質(zhì)Dicor密度(g/cm3)3.02.7努普硬度HK(MPa)343362線脹系數(shù)(×10-6/K)11.47.2折射率1.651.52導(dǎo)熱率(J/cm·S·℃)0.00840.0167壓縮強度(MPa)400828彎曲強度(MPa)145152彈性模量(GPa)8470優(yōu)點:①性
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