【摘要】：新型β型醫(yī)用鈦鋯鈮合金具有較高的比強(qiáng)度、彈性模量低、良好的生物相容性和耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn),是替代目前常用的含釩鈦合金的理想齒科植入材料。但由于其化學(xué)活性高、低熱導(dǎo)率和彈性模量,鈦鋯鈮合金又是一種典型的難加工材料,在加工過程中的粘著特性也增加了其鉆削的難度。本文針對(duì)鈦鋯鈮合金牙科材料的粘刀嚴(yán)重、鉆孔質(zhì)量差和刀具磨損快等問題,以牙科種植體內(nèi)孔加工過程為研究對(duì)象,使用直徑為2mm的AlTiN涂層硬質(zhì)合金麻花鉆頭對(duì)新型β型鈦鋯鈮合金進(jìn)行單因素小孔鉆削實(shí)驗(yàn)。利用實(shí)驗(yàn)研究的方法,研究了鉆削參數(shù)(切削速度和進(jìn)給速度)、鉆孔方式(啄鉆和傳統(tǒng)鉆削)和冷卻方式(干切、澆注式冷卻、低溫冷風(fēng)、微量潤滑、低溫噴霧冷卻)等對(duì)軸向鉆削力、振動(dòng)、鉆孔質(zhì)量、切屑形貌和刀具磨損等的影響。為新型β型生物醫(yī)用鈦鋯鈮合金的小孔鉆削應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)參考及理論支持。本文主要研究結(jié)論如下:(1)新型β鈦鋯鈮合金的鉆削力和振動(dòng)動(dòng)態(tài)特征隨著切削速度的增大,軸向力有總體減小并慢慢趨于穩(wěn)定的變化趨勢,當(dāng)進(jìn)給速度增大時(shí),軸向力不斷增大;傳統(tǒng)鉆削方式的軸向力總體啄鉆方式略小;在五種不同冷卻方式下,微量潤滑條件下軸向力最小;隨著鉆孔數(shù)量的增加,不同冷卻方式下的軸向力都有所上升,其中干切和低溫冷卻方式的軸向力上升得最快,另外三種冷卻方式的鉆削力上升緩慢。在不同鉆削參數(shù)下,發(fā)現(xiàn)振動(dòng)幅值隨著切削速度的增加或進(jìn)給速度的減小而增加,與軸向力變化相反;在MQL冷卻方式下,X、Z方向的振動(dòng)幅值最小,分別為 0.0287m/s~2、0.047lnm/s~2。(2)新型β鈦鋯鈮合金的鉆孔質(zhì)量不同鉆削參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響沒有明顯的規(guī)律,在Vc=30m/min,f=20mm/min時(shí)平均表面粗糙度最小,為Ra=1.213μm;在五種不同冷卻方式中,澆注式冷卻獲得最小的孔壁表面粗糙度為1.319μm;發(fā)現(xiàn)切削速度為40m/min和45m/min時(shí),小孔內(nèi)壁表層出現(xiàn)輕微加工軟化現(xiàn)象,軟化程度分別為4.1%和5.6%,干切和低溫加工時(shí)孔壁附近出現(xiàn)輕微的加工硬化現(xiàn)象,硬化程度分別為5.1%和6.7%;五種冷卻方式中,低溫冷卻方式的小孔入口毛刺的平均值最大,達(dá)到了 100μm,其中MQL冷卻方式的小孔入口毛刺平均高度僅為44μm;MQL冷卻方式下,小孔的表面質(zhì)量最好,表面材料附著較少,而干切和低溫冷卻方式下孔壁有明顯的材料涂覆現(xiàn)象。傳統(tǒng)鉆孔方式的總體小孔孔徑精度比啄鉆更好,在切削速度為25m/min、進(jìn)給速度為15mm/min時(shí),傳統(tǒng)鉆孔方式的孔徑偏差最小;在不同冷卻方式中,MQL冷卻方式下鉆出的小孔孔徑最接近于鉆頭直徑,孔徑精度最好。(3)新型β鈦鋯鈮合金鉆孔切屑形成機(jī)理對(duì)新型β-Ti-65Zr-20Nb合金切屑分析發(fā)現(xiàn),從切屑的宏觀形貌看,傳統(tǒng)鉆削的切屑形態(tài)主要是連續(xù)長帶狀卷曲切屑和緊密重疊的連續(xù)長帶狀切屑,而啄鉆方式的切屑形態(tài)主要為連續(xù)短螺旋圓錐形和折疊形切屑;切屑最大長度隨著切削速度的增加而變小。從切屑的微觀形貌看,隨著進(jìn)給速度增加,自由表面鋸齒條紋間距變小,扭曲變形增加,切屑在邊緣處和內(nèi)部產(chǎn)生的裂紋變少;不同鉆削方式下切屑微觀形貌差別不大。(4)刀具的磨損特性研究了不同冷卻方式的對(duì)AlTiN涂層硬質(zhì)合金麻花鉆頭后刀面磨損的影響,從刀具磨損曲線可以發(fā)現(xiàn),在鉆削30個(gè)孔后,干切和低溫冷卻方式下的鉆頭已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的破損和崩刃,失去鉆削能力,;在微量潤滑、低溫噴霧冷卻和澆注式冷卻方式下鉆削150個(gè)孔后,鉆頭的后刀面磨損量均未超過40μm,且微量潤滑和澆注式冷卻方式的磨損量很接近,分別為32.31μm和32.51μm;硬質(zhì)合金涂層鉆頭在微量潤滑、低溫噴霧冷卻和澆注式冷卻下鉆削150個(gè)孔后都出現(xiàn)鉆頭微崩刃的現(xiàn)象,還發(fā)現(xiàn)在澆注式冷卻方式下使用的鉆頭出現(xiàn)了明顯的氧化現(xiàn)象。由能譜分析圖可知,鉆削150個(gè)孔后,在MQL冷卻方式下鉆頭發(fā)生了粘結(jié)磨損,在CMQL和Flooded冷卻方式下鉆頭發(fā)生了擴(kuò)散磨損,三種冷卻方式下鉆頭都發(fā)生了磨粒磨損和氧化磨損。
【圖文】：

Ｆｉｇ．１－１邋Ｒｏｘｏｌｉｄ？邋ｉｍｐｌａｎｔ逡逑國外的學(xué)者對(duì)于鈦鋯合金種植體的特性與應(yīng)用研究比國內(nèi)更早，且更加成熟。市場逡逑上用于臨床的第一個(gè)新型鈦鋯合金小直徑植入體是Ｒｏｘｏｌｉｄ？，如圖１－１，根據(jù)ＩＳＯ邋１４８０１逡逑的內(nèi)部測試，該植入體的抗拉強(qiáng)度是ＣｐＴｉ的１５０％，疲勞強(qiáng)度值為２３０Ｎ，有著與純鈦逡逑相仿的骨結(jié)合性能，，該種植體具有更好的綜合性能［２２，２３］。有學(xué)者對(duì)Ｔｉ－Ｚｒ合金的骨內(nèi)植逡逑入體進(jìn)行了臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用研宄，發(fā)現(xiàn)用Ｔｉ－Ｚｒ二元合金制造的小直徑種植體具有比常規(guī)逡逑的冷加工的ＩＶ級(jí)鈦植入體提高了邋４０％的強(qiáng)度，且比ＴＣ４鈦合金具有更好的耐腐蝕性能逡逑和生物相容性｜２４］。Ｃｈｉａｐａｓｃｏ［２５１等人使用３．３ｍｍ的窄直徑種植體ＳｔｒａｕｍａｎｎＲｏｘｏｌｉｄ？為逡逑１８名患者做了牙齒修復(fù)手術(shù)，如圖１－２，并對(duì)他們進(jìn)行為期１２個(gè)月的觀察，發(fā)現(xiàn)植入逡逑體體周圍的骨吸收最大僅為ｌｍｍ，該植入體具有優(yōu)良的骨結(jié)合特性，植入體的成功率逡逑為邋１００％，。Ｂｏｙｎｔｏｎ［２６］等采用邋９３邋枚邋３．３邋ｍｍ邋的窄直徑種植體邋Ｓｔｒａｕｍａｎｎ邋Ｒｏｘｏｌｉｄ「Ｍ邋為邋６４逡逑例患者進(jìn)行了牙齒修復(fù)手術(shù)

新型ｊｇ型醫(yī)用鐵結(jié)■銀合金小孔鉆削性能研究逡逑ＩＯＡＮＮＩＤＩＳ邋ＡＭ等人使用３．３ｍｍ的窄直徑鈦鋯種植體進(jìn)行了臨床實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鈦鋯逡逑合金種植體能夠成功地與骨組織結(jié)合，種植體在３年內(nèi)都能穩(wěn)定使用。如圖１－３，邋Ｂａｒｔｅｒ逡逑等通過對(duì)２０名患者進(jìn)行兩年的隨訪證實(shí)，與３．３ｍｍ的ＩＶ級(jí)純欽小直徑植入體相比，逡逑３．３ｍｍ的鈦鋯合金（其中含Ｚｒ：邋１３％－１５％）小直徑植入體的恢復(fù)效果很好，使用２年后發(fā)逡逑現(xiàn)植入體周圍的軟組織都很健康，平均牙周袋深度探診在２．２１－２．８９ｍｍ之間［２８＾Ａ１－Ｎａｗａｓ逡逑等人隨訪了邋８７例進(jìn)行假牙修復(fù)的病人，經(jīng)過６－１２個(gè)月后發(fā)現(xiàn)３．３ｍｍ含Ｚｒ量為１３％的逡逑鈦鋯合金小直徑植入體在骨水平的改變、齦溝出血和菌斑附著等方面的療效都不比逡逑３．３ｍｍ的ＩＶ級(jí)純鈦小直徑植入體差，這兩種植入體的成功率分別為９６．６％和９４．４％［２９］。逡逑１１１１邋｜｜｜｜Ｈ邋１１１１１邋［［

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