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钛及钛合金铸造卡环疲劳强度的应用基础研究

翟强  
【摘要】:早在19世纪中叶人们就发现金属存在疲劳断裂现象。任何运动机械都难以避免疲劳的发生,整铸支架式可摘局部义齿在使用过程中,卡环随义齿摘戴及咀嚼过程中受到一个低频率的交变载荷,当达到卡环的疲劳寿命时,卡环会出现疲劳失效,甚至断裂。因此在义齿的设计与制作过程中,应该考虑到卡环的疲劳强度。本研究通过位移控制弯曲疲劳实验,模拟铸造卡环未加力变形及加力变形后在口腔内使用时的弯曲疲劳行为,对三种国产钛及钛合金(TA2、Ti-6Al-4V、Ti75)铸造卡环的弯曲疲劳行为及其影响因素进行研究,并测定了它们的疲劳强度,为其进一步应用于临床提供一定的科研依据。实验中把钴铬合金(Co-Cr)作为对照组一并进行了研究。 实验一 钛及钛合金铸造卡环疲劳强度的研究 本实验测定了四种国产牙科铸造合金(TA2、Ti-6Al-4V、Ti75、Co-Cr)铸造卡环的弯曲疲劳强度,实验中TA2卡环的疲劳行为属于LCF,在疲劳测试中出现循环软化的现象,结果显示Co-Cr卡环的疲劳强度最高,TA2卡环的疲劳强度最低,两种钛合金卡环的疲劳强度间于二者之间,其中Ti75高于Ti-6Al-4V;加力后,TA2、Ti-6hl-4V的疲劳强度降低,Co-Cr、Ti75的疲劳强度增加。Ti75作为首次引入的卡环制作的新型钛合金,表现出良好的抗疲劳性能,是一种合适的牙科铸造合金。 实验二、两种冷却方式对铸造卡环疲劳强度的影响 第四军医大学硕士学位论文 本实验中,由金相照片可知,室温水冷组的晶粒尺寸小于空气冷却 组,虽然屈服强度比较高,但由于23oC水冷却残余应力大于空气冷却残 余应力,两种铸件卡环(TAZ、C少Cr)在铸造后采用空气冷却获得的疲 劳强度均较2了C水冷却获得的疲劳强度高。 实验三、不同热处理工艺对纯钦铸造义齿卡环疲劳强度的影响 我们尝试使用三种热处理工艺(去应力退火、完全退火、真空退火) 对TAZ卡环进行处理以提高TAZ卡环的疲劳强度,结果显示三种方法都 能有效提高TAZ卡环的疲劳强度:去应力退火可以使卡环获得最高的疲 劳强度;真空退火可以脱氢的同时不使卡环发生氧化,有效提高卡环的 疲劳强度和可调节性降低,是一种合适的热处理工艺。


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