不同温度环境对正畸镍钛方丝力学性能影响的实验研究

发布时间：2020-10-26 19:35

　　 目的: 在模拟口腔环境下,研究不同温度及冷热循环对五种不同的镍钛方丝力学性能的影响,为临床合理、有效使用镍钛弓丝提供参考。 方法: 选取五种不同的0.016×0.022英寸的镍钛方丝:LH Titan(A弓丝)、Ormco COPPER Ni-Ti 27(B弓丝)、COPPER Ni-Ti 35(C弓丝)、COPPER Ni-Ti 40(D弓丝)、有研亿金普通型超弹镍钛丝(E弓丝),每组样本量为8根,采用改良部分牙弓托槽弯曲实验装置,粘接自锁托槽并消除倾斜角度及转矩,模拟侧切牙的排齐,在Instron万能材料力学实验机上进行力学性能的检测。分别在25℃、33℃、35.5℃、40℃人工唾液中,将五种镍钛方丝加载挠曲至3mm后卸载,测量镍钛方丝形变量(位移)与弓丝回复力(载荷)。绘制加、卸载的应力-应变曲线,测量卸载至1.5mm的应力值、卸载2.5mm至0.5mm之间的卸载刚度、滞后值及滞后比值。并进行5℃～55℃的冷热循环,观察各镍钛方丝在冷热循环50次、1500次、3000次后上述各项指标的变化。所有结果采用析因设计资料的方差分析法统计分析。 结果: 1.五种镍钛方丝卸载至1.5mm时的应力值都随着温度的升高而增大,且同种弓丝不同温度之间卸载力值的差异均有统计学意义(P0.05);五种镍钛方丝的卸载刚度随温度的升高而增大,但A弓丝在25℃、33℃、35.5℃下的卸载刚度十分接近,无统计学差异,B、C、E弓丝在33℃、35.5℃下的卸载刚度十分接近,无统计学差异,D弓丝在33℃、35.5℃、40℃下的卸载刚度十分接近,无统计学差异;A、C、E弓丝不同温度下的滞后值无显著性差异,B弓丝在35.5℃下滞后值最小,在25℃、33℃、40℃时无统计学意义,D弓丝的滞后值在25℃最小,在33℃最大;五种镍钛弓丝的滞后比值均随着温度的升高而减小。A与D弓丝在不同温度下,卸载刚度及滞后值波动较小。 2.在所有试验温度下,卸载至1.5mm的应力值最小的是D弓丝,最大的为E弓丝,B弓丝仅次于E弓丝;刚度最小的是D弓丝,最大的是B、E弓丝;滞后值最小的是B、C弓丝,最大的是E弓丝;B、E弓丝滞后比值最小,D弓丝最小。 3.在冷热循环试验中,五种镍钛方丝在不同次数冷热循环后卸载至1.5mm的应力值均无统计学差异;冷热循环50次后,A、B、C、E四种弓丝的卸载刚度均有所增大,但50、1500、3000次之间的卸载刚度无统计学差异,D弓丝不同循环次数之间的卸载刚度均无统计学差异;A弓丝不同次数冷热循环后滞后值变化均较小,B、C、D、E弓丝随着循环次数增加,滞后值减小;A、C、E三种弓丝在冷热循环50次后滞后比值减小,但50、1500、3000次之间的滞后比值无统计学差异,B弓丝的滞后比值在3000次冷热循环后最小,未经冷热循环时最大。 结论: 1.五种镍钛方丝表现出不同的力学性能,它们均表现出了临床所需要的超弹性能,且A、C、D三种弓丝同时具备形态记忆功能。 2.五种镍钛方丝力学性能均表现出明显的温度敏感性,其产生的应力值及卸载刚度均随温度的升高而升高,其中B弓丝受温度影响最大,D弓丝及E弓丝受温度影响最小;五种镍钛方丝的滞后比值均随着温度的升高而减小。 3. D弓丝在模拟口腔温度下卸载时的应力值及卸载刚度较小,比较适合在临床上早期使用,以进行早期牙移动的三维控制;B、E两种弓丝卸载时的应力值及卸载度较大,不适合临床早期严重拥挤牙列的排齐。 4.五种弓丝经过冷热循环后,力学性能均有所变化,弓丝弹性有所衰减,但其超弹性及形状记忆功能并未改变,在临床应用中,镍钛方丝可以稳定地使用两个月或更长时间。 5.添加铜元素以及经二步热处理法得到的镍钛方丝的力学性能均较普通超弹镍钛丝优越,加铜及二步热处理是改良镍钛弓丝机械性能的有效手段。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：R783.5
【部分图文】：

验材料镍钛方丝：产品名称 尺寸（英寸） 生产厂家 Af 值 批号 厂H TITANPPER Ni-Ti 27PPER Ni-Ti 35PPER Ni-Ti 40通型中国镍钛丝0.016×0.0220.016×0.0220.016×0.0220.016×0.0220.016×0.022TomyOrmcoOrmcoOrmco有研亿金新材料股份有限公司36.5℃29.3℃31.4℃37.3℃10℃525-12210-0912210-0932210-0952卵圆型卵圆型卵圆型卵圆型卵圆型Instron 万能材料力学实验机：型号 2343，美国 Instron 公司生器为 50N，最小速度 0.1mm/min。

图 2.2 电热恒温水浴锅1.4 冰柜: 型号 BC/BD-103HB，山东青岛海尔公司生产。1.5 人工唾液：配方为 0.26％ NaH2PO4·H2O，2.17％NaHPO4·7H2O，NaCl，用 HCl 和 NaOH 滴定调整 PH 值至 6.75。1.6 Damon 3 MX 自锁托槽：型号 491-4521 ，其槽沟宽为 0.022×0.02，美国 Ormco 公司出品。1.7 改良部分牙弓托槽弯曲实验装置（见图 2.3）：在不锈钢的基台上粘结四个自锁托槽，托槽间距模拟 11，21，23 和 2间距（9mm,15.5mm,7.5mm），模拟侧切牙错位的矫正。在 21、23 托槽之间处基台上固定两根标杆，在每次基台及弓丝重新放置的时候使标杆对准压中线，从而确保每次实验压头都能压在弓丝标记的中点上。实验过程中需个基台放置于装有人工唾液的电热恒温水浴箱的金属架上。

图 2.3 改良三点弯曲试验装置(b:正面示意图：c:侧面示意图)1.8 自制弓丝固定装置：制作方法见以下实验方法。2 实验方法2.1 制作弓丝固定装置：取未使用的平整不锈钢板及3×6×60mm不锈钢柱5块,其中每根不锈钢柱每隔 5mm 设计一个 0.022×0.025 英寸槽沟。将五根不锈钢柱交错固定在不锈钢上，钢柱相互平行且均与底座垂直（如图 2.4），五根钢柱对应的槽沟处于同水平面上，其中①、③ 、⑤与②、④的槽沟相对。不锈钢柱①、② 、④、的槽沟位于同一条直线上，钢柱之间间距分别为 9.0mm 、15.5mm 、7.5mm（参 11,21,23,24 托槽间距，模拟侧切牙排齐过程），不锈钢柱 ③距其余钢柱槽所在的直线 3mm。然后再将不锈钢板于钢柱③周围呈“T”型切开，使钢柱③2.3b 2.3c
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本文编号：2857433