钛激光焊接的临床应用基础研究

【摘要】：[背景和目的] 钛及钛合金在口腔临床的应用越来越广泛，作为一种经济的生物材料，钛及钛合金有取代可摘局部义齿和固定义齿常用合金的趋势。由于钛及钛合金具有弹性模量低、热导性低、延展性好、密度小、硬度适当等优良的机械性能和卓越的生物相容性、耐腐蚀性以及低廉的价格，因此，使钛及钛合金更适合于牙科修复。近年来，在口腔修复领域，钛及钛合金主要用于可摘局部义齿支架、全口义齿、种植义齿、固定冠桥修复。随着钛在多单位固定桥中应用的增多，需要一种方法将一个修复体中的两个或多个单位连接起来，以减少铸造过程中产生的收缩和变形。钛及钛合金化学性质活泼，在高温下易于和氧、氢、氮发生化学反应，从而导致其成分和机械性能的改变。激光焊接是目前焊钛最好的也是最常用的方法。因此，研究激光焊接对钛性能的影响具有重要的临床意义。 [方法] 本试验主要通过如下实验方法一三点弯曲实验、拉伸实验、显微硬度测量、电子扫描电镜分析、金相学分析、X衍射能谱分析等方法，研究了激光焊接技术对钛性能和低温瓷与钛的结合强度的影响。实验分为3个部分：第一部分是研究激光焊接时不同焊接间距对钛铸件性能的影响；第二部分是研究激光焊接技术对钛铸件的耐应力腐蚀性能的影响；第三部分是研究激光焊接对钛铸件和钛专用瓷结合强度的影响。 [结果] 1 焊接间距分别为0mm、0.25mm、0.5mm、1mm时，各组焊件的抗张强度(677.92 郑州大学20()4届硕士研究生毕业论文 钦激光焊接的临床应用基础研究 士79.78 MPa、605.00士68.23 MPa、619.65士44.35 MPa、632.95士87 MPa)与母材 (593.19士42.52 MPa)相比无差别(P0.05)。断口扫描电镜观察显示断口有一定的塑 性，未发现气孔和焊接缺陷。金相分析显示焊区和母材之间分界明显，无明显的热影 响区，激光焊接区为细小的针状马氏体结构。各组的显微硬度值变化一致:试件焊缝 中央的显微硬度值最大，向两侧逐渐降低，显微硬度增加的范围大约为lmm。 2应力腐蚀试验以后，激光焊接钦试件表面无变色，扫描电镜观察无腐蚀裂纹及 腐蚀产物，实验组抗张强度(657.06士54.04 MPa)与对照组(609.81士37.24 MPa)相 比无明显区别(P0.05)。 3断口扫描电镜观察显示激光焊接钦一瓷结合面(实验组)和对照组均有不规则的 突起，金属表面表现良好的润湿性，瓷层内没有发现裂纹。X衍射能谱分析发现在界 面区可见Ti元素从钦金属向瓷层内扩散，Si、K、Na、Al、Sn等元素从瓷中向钦金属 扩散。扩散带宽度大约为10.6腼。激光焊接钦一瓷的结合强度(46.33士O.97MPa、)与对 照组的结合强度(40.71士0.93 MPa)无差别(P0.05)。 [结论〕 1不同的焊接间距不影响激光焊接钦试样的性能。临床上应用激光焊接制作修复 体，焊接间距小于lmm时，不同的焊接间距不影响焊件的机械性能。焊接间距大于 0.smm时，临床操作难度增大。 2激光焊接钦试件具有良好的耐应力腐蚀性能。 3激光焊接不影响钦铸件与瓷的结合强度，结合方式也没有发生改变。