钛合金应用1的.doc

钛是周期表中第ⅣB类元素，外观似钢，熔点达1 672 ℃，属难熔金属。钛在地壳中含量较丰富，远高于Cu、Zn、Sn、Pb等常见金属。我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量约达4.2亿吨，接近国外探明钛储量的总和。 纯钛机械性能强，可塑性好，易于加工，如有杂质，特别是0、N、C等元素存在，会提高钛的强度和硬度，但会降低其塑性，增加脆性。 钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。因此，钛对空气、水和若干腐蚀介质都是稳定的。钛和钛合金有优异的耐蚀性，只能被氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀。特别是钛对海水很稳定，将钛或钛合金放入海水中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。 钛的另一重要特性是密度小。其强度是不锈钢的3.5倍，铝合金的1.3倍，是目前所有工业金属材料中最高的。 液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如A1、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。例如，Ti-A1-Sn合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以Ti-Al-V合金为代表的超塑性合金，可以50％～150％地伸长加工成型，其最大伸长可达到2 000％。而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过30％。由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称，钛合金已广泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。钛及含钛合金铸造修复体(上) 9．1钛的基本知识及在牙科铸造修复体中的应用钛在地球中的蕴藏量列第九位。而作为金属元素，仅次于铝、铁、镁，居第四位。1791年，英国人Gregor最先发现钛这种元素，并以古希腊的泰坦神命名，其含义是金属中的巨人。但该元素与氧、氮、碳有极强的亲和性，易氧化，不易提炼，作为金属元素被单独分离出来是在20世纪。由于钛具有比重轻，比强度高，耐腐蚀性强及生物相容性好等优点，已被广用于航天、航空、电力、石油化工、通迅、轻工、医疗等领域中。牙科领域从60年代开始使用纯钛制作种植体的人造牙根部分，70年代用于矫治牙列不齐的矫治丝，80年代初发展了冠、桥及义齿支架的铸造技术。同时，由于钛铸件易产生缺陷而发明了牙科用焊接机。到90年代钛及含钛合金在牙科领域中的应用越来越普及。 第四军医大学与洛阳轻工通用机械厂从1993年起联合研制牙科铸钛机，1995年开发出我国第一台牙科用铸钛机，为我国开展牙科铸钛技术创造了有利的条件。而且我国的钛及含钛合金价格便宜，每千克纯钛仅为钴—铬合金价格的1／3，因而可以看到钛及含钛合金铸造修复体(Castable Ti and Ti Al-loy Prosthesis)在牙科应用的广阔前景。9．1．1钛及含钛合金的理化性能9．1．1．1纯钛 纯钛的外观为银白色。根据氢、氧、氮、铁等杂质的含量不同，纯钛分为三类：TAl的含量;0.4％，TA2的含量;0.5％，TA3的含量;0.68％。熔点为1668，高于目前牙科用高熔合金的熔点。其结晶构状低温状态时(;885)为稳定稠密的六方晶体，在高温状态下(;885)则变为空心立方晶体。比重为4.5g／cm3，无磁性，热膨胀系数为9.0X10-6cm/，室温状态其抗拉强度为33.6—67.2kg/mm2，延展性为24.5％～59.5％，挤压强度为40％—55％，硬度(HV)100～150。铸造收缩率为1.75％，是目前牙科用高熔合金中收缩率最小的一种。化学性质稳定，具有极佳的耐腐蚀性，与骨组织有很好的相容性，细胞毒性仅次于TO。牙科铸造修复体主要使用TA2。9．1．1．2含钛合金目前，牙科领域所研制的含钛合金达30余种，因受各种因素的影响，真正用于牙科领域中的含钛合金种类却极少。在日本，只有了Ti—6Al—4V通过了厚生省的批准被用于牙科。在我国，牙科领域中所用的含钛合金种类有了l—6Al—4V，Ti75。开发合金化钛的目的是为了克服纯钛在制作铸造支架过程中韵缺点，以提高其强度、硬度及弹性。Ti75是西北有色金属研究院研制的新型结构含钛合金，不含有害元素V，而且Al含量仅为Ti—6Al—4V中A1含量的1/2，具有中强度、高韧性的特点。其耐腐蚀、抗疲劳性能均优于Ti—6At—4V。试验结果显示，其细胞毒性与纯钛相似，组织皮下埋植试验无肿胀、渗血及材料排斥反应，生物相容性好，是较理想的局部义齿支架铸造材料。Ti—6Al—4V合金的细胞毒性及生物相容性试验结果均与纯钛相似。但其抗冲击性、抗断裂韧性、抗疲劳性与Ti75相比均较低，但抗变形能力优于Ti75。试验结果显示，Ti—6Al—4V的流铸性