【摘要】： 鈦憑借其優(yōu)異的力學(xué)性能,良好的耐腐蝕性和生物相容性,成為當(dāng)前綜合性能理想的牙用修復(fù)材料。然而,鈦在加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生加工硬化,使其塑性降低。當(dāng)前,鈦在牙科應(yīng)用中的主要加工方式為鑄造,而鑄造對(duì)鈦的力學(xué)性能有很大影響,尤其是延伸率的下降導(dǎo)致卡環(huán)容易折斷。鈦鑄造后的典型組織是晶粒粗大的β轉(zhuǎn)變組織,由于晶粒粗大,鑄件的塑性較差。工業(yè)上改善鑄造組織的途徑有3種:熱處理、熱等靜壓工藝和熱化學(xué)工藝,并將其中一種途徑作為鈦鑄造后的一道工序。目前牙科鑄鈦工序在鑄件出爐后采用23℃水冷卻,并沒有熱處理等改善鑄造組織的工序。本論文將熱處理技術(shù)引入牙科鑄鈦工序,觀察熱處理對(duì)牙科鑄造純鈦的力學(xué)性能的影響,并進(jìn)一步研究了不同熱處理參數(shù)及方式作用后鈦鑄件的金相顯微結(jié)構(gòu)和斷口表面形貌的變化,以期篩選出適合牙科鑄鈦的最佳的熱處理參數(shù)和方式。 本研究首先參照GB6397-86將工業(yè)純鈦TA_2鑄造成啞鈴形金屬拉伸試樣,采用常規(guī)牙科鑄鈦方式,將鑄好的鑄模放入23℃水中快速冷卻作為對(duì)照組(水冷組);而將鑄模放入空氣中自然冷卻作為實(shí)驗(yàn)組(空冷組)。測(cè)定其抗拉強(qiáng)度(σ_b/MPa)、屈服強(qiáng)度(σ_(0.2)/MPa)及延伸率(δ/%),并觀察顯微組織結(jié)構(gòu)和斷口形貌。結(jié)果顯示:牙科鑄造純鈦的鑄模自然冷卻后的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度低于水冷組,延伸率高于水冷組。說明在此鑄造條件下,為減少鈦鑄件的鑄造加工硬化,鑄造完成的鑄模宜采用自然冷卻方式。 在此基礎(chǔ)上,分別研究了不同熱處理溫度及保溫時(shí)間對(duì)鈦鑄件的力學(xué)性能影響。當(dāng)熱處理溫度為650℃、700℃和750℃時(shí),鑄件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率均有提高(P＜0.05);隨著熱處理溫度的進(jìn)一步提高,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度有下降趨勢(shì)。當(dāng)保溫時(shí)間在0.5h-2h之間時(shí),隨著時(shí)間延長,鑄件的抗拉和屈服強(qiáng)度無明顯改變,延伸率有下降趨勢(shì)(P＜0.05)。退火溫度為700℃、保溫0.5h的處理組在單次退火中拉伸性能最佳。 不同熱處理方式的研究結(jié)果顯示:真空熱處理后的鑄件抗拉、屈服強(qiáng)度和延伸率均高于未進(jìn)行熱處理的水冷組;隨著溫度升高,鑄件的拉伸性能均有提高,但延伸率的提高低于非真空熱處理組;非真空熱處理后表面形成新的反應(yīng)層,而真空熱處理后不再形成新的反應(yīng)層。雙重退火后,鑄件在保持較高強(qiáng)度的同時(shí),塑性有所提高,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中綜合拉伸性能最佳,但耗時(shí)長。中心顯微結(jié)構(gòu)顯示單次退火溫度為700℃和雙重退火后的晶粒組織較好,相對(duì)細(xì)化和均勻,并有等軸化趨勢(shì)。 采用掃描電鏡(SEM)觀察斷口形貌,各組宏觀斷口均為混合型斷口,有韌性斷裂特征。其中單次退火溫度為700℃和雙重退火后的斷口纖維區(qū)和剪切唇所占的比例較大,并且微觀斷口的韌窩面積大而深,顯示了較好的塑性。 因此,通過熱處理可以提高牙科鑄造純鈦的力學(xué)性能,不同的退火參數(shù)及方式處理后,鈦鑄件的力學(xué)拉伸性能、金相顯微結(jié)構(gòu)和斷口表面形貌會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。非真空熱處理由于形成新的表面反應(yīng)層,影響精度,可以應(yīng)用于精度要求相對(duì)較低的可摘義齒;對(duì)于冠橋類精度要求較高的修復(fù)體,可采用真空退火方式。
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：R783.1
【圖文】：

冷卻方式WC組AC組表面反應(yīng)層厚度近似值(卿)圖1一純欽鑄件AC后的表面組織結(jié)構(gòu) x100圖1一3純欽鑄件WC后的表面組織結(jié)構(gòu) x100圖1一純欽鑄件AC后的中心組織結(jié)構(gòu) x100圖1一5純欽鑄件WC后的中心組織結(jié)構(gòu) x100

冷卻方式WC組AC組表面反應(yīng)層厚度近似值(卿)圖1一純欽鑄件AC后的表面組織結(jié)構(gòu) x100圖1一3純欽鑄件WC后的表面組織結(jié)構(gòu) x100圖1一純欽鑄件AC后的中心組織結(jié)構(gòu) x100圖1一5純欽鑄件WC后的中心組織結(jié)構(gòu) x100

服強(qiáng)度和延伸率均顯著下降。2.2金相顯微組織結(jié)構(gòu)圖2一1純欽鑄件對(duì)照組的中心組織結(jié)構(gòu)x50圖2一2純欽鑄件700℃熱處理后的中心組織結(jié)構(gòu)x50圖2一純欽鑄件800℃熱處理后的中心組織結(jié)構(gòu)x50圖24純欽鑄件900℃熱處理后的中心組織結(jié)構(gòu)x50

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2744965