Effect of Accelerated Aging on High-Translucity Zirconia: an in Vitro Study of Phase Transformation and Fracture Resistance

Abstract The aim of the study is to assess the effect of accelerated aging on high translucency zirconia, through an in vitro investigation on phase transformation and fracture resistance. Blocks of conventional zirconia (Y-TZP N=05) and high translucency zirconia (HTZ N=05) were sectioned to generate specimens with dimensions of 12mm x 1.2mm. The specimens were evaluated for morphological analysis using a Scanning Electron Microscope (SEM) and structural analysis using X-Ray Diffraction (XRD), before and after thermal aging for 10,000 cycles with baths (5°C±1°-55°C±1°). Following aging, the experimental groups underwent biaxial flexural strength testing. One-way ANOVA (p<0.05) was employed. Morphological analysis post-aging revealed an increase in grain size in both groups: in the Y-TZP group, from 762.69nm to 1,215.25nm; in the HTZ group, from 671.56nm to 768.44nm. Chemical analysis confirmed the presence of Zirconium and Oxygen in both ceramics. XRD analysis revealed distinctive post-aging behavior, indicating a potential phase change in the Y-TZP group. Mechanical strength showed that Y-TZP presented a higher value compared to HTZ, with a statistically significant difference (p=0.000). Accelerated aging in high translucency zirconia does not seem to cause phase changes, presenting grain sizes similar to the non-aged condition. Conversely, conventional zirconia exhibited changes in grain size and post-aging morphological condition, yet still demonstrated mechanical superiority compared to high translucency zirconia. Keywords: Ceramics. Zirconia. Accelerated Aging. Fracture Resistance. Resumo O objetivo do estudo é avaliar o efeito do envelhecimento acelerado na zircônia de alta translucidez, por meio de um estudo in vitro sobre a transformação de fase e resistência à fratura. Blocos de zircônia convencional (Y-TZP N=05) e de alta translucidez (HTZ N=05) foram seccionados gerando espécimes com dimensões de 12mm x 1,2mm. Os espécimes foram avaliados quanto à análise morfológica usando um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e análise estrutural usando Difração de Raios-X (DRX), antes e após o envelhecimento térmico 10.000 ciclos com banhos (5°C±1°-55°C±1°). Após o envelhecimento, os grupos experimentais foram submetidos ao teste de resistência à flexão biaxial. Anova 1 Fator (p<0,05) foi adotado. A análise morfológica após o envelhecimento, os grãos em ambos os grupos aumentaram de tamanho: no grupo Y-TZP, de 762,69nm para 1.215,25nm; no grupo HTZ, de 671,56nm para 768,44nm. A análise química confirma a presença de Zircônio e Oxigênio em ambas as cerâmicas. A análise de DRX revela comportamento distintivo pós-envelhecimento, indicando uma possível mudança de fase no grupo Y-TZP. A resistência mecânica mostra que o Y-TZP apresenta um valor mais alto em comparação com o HTZ, além de apresentar uma diferença estatística (p=0,000). O envelhecimento acelerado na zircônia de alta translucidez não parece promover mudanças de fase, apresentando tamanhos de grãos semelhantes à condição sem envelhecimento. A condição oposta foi encontrada com o tamanho de grão e a condição morfológica da zircônia convencional após o envelhecimento, entretanto, ainda se mostrou mecanicamente superior em relação à zircônia de alta translucidez. Palavras-chave: Cerâmicas. Zircônia. Envelhecimento Acelerado. Resistência à Fratura.