微束等离子氩弧焊及激光焊用于牙科纯钛焊接的实验研究

发布时间：2020-10-19 13:44

　　钛具有生物相容性好、耐腐蚀、比重轻、硬度及弹性模量适中、延展性好、热传导率低、X线阻射性差、无磁性等优点，是21世纪口腔修复的主要金属材料。但由于钛铸造易致缺陷，且精密修复体需要保证精密度，因此，焊接技术用于口腔修复领域必不可少。近年来激光焊接技术日趋成熟，在临床已有应用，但激光焊接价格较高，能量较低；等离子焊接是利用能压缩电弧的等离子弧枪，使电弧通过枪体结构的机械压缩、热收缩和电磁收缩效应而产生一种高度压缩、高度电离和能量集中的等离子弧来进行金属焊接，它能量密度高，焊件受热变形小，具有一次焊接双面成型的特点，本课题组已将其应用于牙科钴-铬合金焊接有较好的效果。将其用于钛方面的研究报道极少。本实验拟将微束等离子氩弧焊、激光焊接所得纯钛试件的机械性能、显微结构、耐腐蚀性能进行比较，为等离子氩弧焊接纯钛的临床应用提供依据。第一部分微束等离子氩弧焊及激光焊接对牙科纯钛机械性能的影响材料与方法：制作规格40 mm×17 mm×1 mm的TA2纯钛试件16块，分别焊接形成4块等离子试件和激光试件；另铸造规格40 mm×34 mm×1 mm的TA2纯钛试件3块，作为对照。对以上试件分别进行线切割制成各实验所需试件。CSS-44100电子万能试验机测试拉伸强度，OLYMPUS BX60M型金相显微镜下观察焊缝显微结构，HV-120维氏硬度计测试焊缝显微硬度值，并进行扫描电镜观察和能谱分析。对拉伸强度结果进行单因素方差分析。结果：等离子焊接试件表面观焊缝区完全熔透，表面成型好，焊缝及热影响区较宽，呈银白色。激光焊接试件表面几乎观察不到热影响区；金相及扫描电镜均表明等离子焊接焊缝完全熔透，晶粒规整，见典型的较粗大的针状结构，而激光焊接试件金相组织细小、均匀、规则，但其焊缝截面中心见一应力裂纹；等离子与对照试件拉伸强度无统计学差异，而激光焊接试件均在焊缝处断裂，且拉伸强度明显低于对照组；等离子焊接焊缝及热影响区显微硬度与母材相比未发生改变，而激光焊接在焊缝处显微硬度明显增加；能谱分析提示等离子与激光焊接的焊缝处仅存在Ti元素和极少量的O元素。结论：微束等离子氩弧焊应用于牙科纯钛焊接在某些方面能取得较激光焊接更好的机械性能，是一种较理想的焊接方法。第二部分微束等离子氩弧焊及激光焊接对牙科纯钛耐腐蚀性能的影响材料与方法：同第一部分制作焊接试件及对照试件后，线切割得到表面积约4 mm~2的电化学试件，用BAS-100B电化学工作站测量37℃人工唾液中三种试件的自腐蚀电位及阳极极化曲线。制作40 mm×20 mm×2 mm焊接试件及对照试件，每组6块，浸泡于37℃人工唾液中100 d，每20 d取5 ml浸泡液，用原子发射光谱法测量每次取样液体的Ti离子浓度，计算Ti离子释出速度；对浸泡100 d试件测量拉伸强度。对结果进行两因素方差分析。结果：电化学测试结果表明，在人工唾液中自腐蚀电位激光组＜对照组＜等离子组，腐蚀速度激光组＜对照组＜等离子组；浸蚀初期(20 d)Ti离子浓度等离子高于其他两组，而对照组最低。但随着浸蚀时间的增加，等离子组Ti离子释出速度减慢，至80 d时已低于其他两组。而对照组Ti离子释出速度逐渐增加，高于或等于其他组。浸泡100 d后，Ti离子释放量无统计学差异；浸蚀100 d后，各组试件拉伸强度均降低，以对照组试件下降最明显。结论：微柬等离子氩弧焊及激光焊对纯钛耐腐蚀性能影响不大，在某些方面甚至可提高其耐腐蚀性能，是较理想的焊接方法。
【学位单位】：南京医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：R783.1
【部分图文】：