微束等離子氬弧焊及激光焊用于牙科純鈦焊接的實驗研究

發(fā)布時間：2020-10-19 13:44

　　鈦具有生物相容性好、耐腐蝕、比重輕、硬度及彈性模量適中、延展性好、熱傳導率低、X線阻射性差、無磁性等優(yōu)點，是21世紀口腔修復的主要金屬材料。但由于鈦鑄造易致缺陷，且精密修復體需要保證精密度，因此，焊接技術用于口腔修復領域必不可少。近年來激光焊接技術日趨成熟，在臨床已有應用，但激光焊接價格較高，能量較低；等離子焊接是利用能壓縮電弧的等離子弧槍，使電弧通過槍體結構的機械壓縮、熱收縮和電磁收縮效應而產生一種高度壓縮、高度電離和能量集中的等離子弧來進行金屬焊接，它能量密度高，焊件受熱變形小，具有一次焊接雙面成型的特點，本課題組已將其應用于牙科鈷-鉻合金焊接有較好的效果。將其用于鈦方面的研究報道極少。本實驗擬將微束等離子氬弧焊、激光焊接所得純鈦試件的機械性能、顯微結構、耐腐蝕性能進行比較，為等離子氬弧焊接純鈦的臨床應用提供依據。第一部分微束等離子氬弧焊及激光焊接對牙科純鈦機械性能的影響材料與方法：制作規(guī)格40 mm×17 mm×1 mm的TA2純鈦試件16塊，分別焊接形成4塊等離子試件和激光試件；另鑄造規(guī)格40 mm×34 mm×1 mm的TA2純鈦試件3塊，作為對照。對以上試件分別進行線切割制成各實驗所需試件。CSS-44100電子萬能試驗機測試拉伸強度，OLYMPUS BX60M型金相顯微鏡下觀察焊縫顯微結構，HV-120維氏硬度計測試焊縫顯微硬度值，并進行掃描電鏡觀察和能譜分析。對拉伸強度結果進行單因素方差分析。結果：等離子焊接試件表面觀焊縫區(qū)完全熔透，表面成型好，焊縫及熱影響區(qū)較寬，呈銀白色。激光焊接試件表面幾乎觀察不到熱影響區(qū)；金相及掃描電鏡均表明等離子焊接焊縫完全熔透，晶粒規(guī)整，見典型的較粗大的針狀結構，而激光焊接試件金相組織細小、均勻、規(guī)則，但其焊縫截面中心見一應力裂紋；等離子與對照試件拉伸強度無統(tǒng)計學差異，而激光焊接試件均在焊縫處斷裂，且拉伸強度明顯低于對照組；等離子焊接焊縫及熱影響區(qū)顯微硬度與母材相比未發(fā)生改變，而激光焊接在焊縫處顯微硬度明顯增加；能譜分析提示等離子與激光焊接的焊縫處僅存在Ti元素和極少量的O元素。結論：微束等離子氬弧焊應用于牙科純鈦焊接在某些方面能取得較激光焊接更好的機械性能，是一種較理想的焊接方法。第二部分微束等離子氬弧焊及激光焊接對牙科純鈦耐腐蝕性能的影響材料與方法：同第一部分制作焊接試件及對照試件后，線切割得到表面積約4 mm~2的電化學試件，用BAS-100B電化學工作站測量37℃人工唾液中三種試件的自腐蝕電位及陽極極化曲線。制作40 mm×20 mm×2 mm焊接試件及對照試件，每組6塊，浸泡于37℃人工唾液中100 d，每20 d取5 ml浸泡液，用原子發(fā)射光譜法測量每次取樣液體的Ti離子濃度，計算Ti離子釋出速度；對浸泡100 d試件測量拉伸強度。對結果進行兩因素方差分析。結果：電化學測試結果表明，在人工唾液中自腐蝕電位激光組＜對照組＜等離子組，腐蝕速度激光組＜對照組＜等離子組；浸蝕初期(20 d)Ti離子濃度等離子高于其他兩組，而對照組最低。但隨著浸蝕時間的增加，等離子組Ti離子釋出速度減慢，至80 d時已低于其他兩組。而對照組Ti離子釋出速度逐漸增加，高于或等于其他組。浸泡100 d后，Ti離子釋放量無統(tǒng)計學差異；浸蝕100 d后，各組試件拉伸強度均降低，以對照組試件下降最明顯。結論：微柬等離子氬弧焊及激光焊對純鈦耐腐蝕性能影響不大，在某些方面甚至可提高其耐腐蝕性能，是較理想的焊接方法。
【學位單位】：南京醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2007
【中圖分類】：R783.1
【部分圖文】：