激光焊：Ag-Pd-Au-Cu合金显微结构和腐蚀状态的研究在牙科领域的应用
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激光
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1 激光焊： M L 桑多斯 *、 0 002; 0 002 摘要 ： 激光焊接方法被引进牙科领域是在上世纪八十年代末期，其应用更廉价和体积更小的设备，使用更简单的技术 ，对该领域起到了极大的推动作用。使它能有如此广泛应用，是在于它将焊接过程从热源转换为高能量的光束，使得牙齿修补过程的变形降低到最小。 d是具体的应用是在激光焊出现之后。显微结构分析是使用了光学显微镜，而抗腐蚀性是学习了传统的电气化学技术，在传统电化学的基础上，在口腔中模拟周围的环境。 在焊接区发现一个结构的变化：呈现一个源自高速冷却的微细构造。焊接母材在离开焊接区域处呈现了粗晶的微细构造。电气化学实验显示了在焊缝和母材区域中出现动电位偏极化 行为 ,在焊缝区呈现较高的抗腐蚀性。阻抗频谱分析显示成分和组织被扭曲的特点，呈现低频区域。 D 2002 学 版权所有。 关键字 : 激光 ; 腐蚀 ; 牙齿的合金 1、 导言 对替代合金中搜索符合牙医的金属，在这个过程中 , 一些研究员已经应用 替换贵重金属的合金 , 尝试减少费用和改善机械的性能，并且提高抗腐性能。激光单色性、相干性、方向性极好，亮度极高。激光焊接技术采用聚焦的激光束，把很强的能量集中于一点，加热焊缝，使局部的金属融化，然后冷 却，凝固结合在一起。它具有以下的优点：焊接热源为光束，无需与焊接区直接接触，可以 透过玻璃窗进行焊接； 热影响区小，可以获得精确的焊接接头，在靠近烤瓷或树脂贴面的部位和义齿鞍基处可以直接焊接；激光束不受磁场的影响；无需包埋省时、快速，而且可以减少包埋过程产生的误差；激光焊接的所有参数，如频率、能量级等都行预先设置并自动操作，因此初学者容易掌握；污染小 。 激光焊接产生一束连贯的单色集中的高能量光线，它取代了以往在牙齿修 2 补中使用的常规焊接方法。电化学在腐蚀研究中很重要的表现在于理解它的生物适应性和生物的功能 性，当用于临床时，是非常容易受到外界的侵蚀的。 这个研究观测 d模拟的口腔环境中使用前后显微结构的变化和材料的抗腐蚀性。 2、 根据实验 ： 图 1 通过光谱学显示所研究材料的矿物成分 在一个1径 激光焊接使用的设备是 L 20002S，它利用结晶态的 线的能量大约是 接能量约为 样是手工放置在有氩气作为保护气体的腔室中，并且大约 2/3的表面被 60的激 光光线渗透。 一个精确的圆盘模型是用来获取 d仅仅是焊接区域 ,一些 1000- 用来区分在激光焊焊接处理后焊接区域的母材。 焊缝区和母材裸露在外的集合表面的面积大约 这些裸露的表面在利用表面经过硝酸处理的，氧化铝粒度为 1801000目的金刚砂纸打磨抛光后，使用光学方法进行金相分析。 工作电极是从用于金相分析的试样中来准备的。开路电路相对电动势的测量应用 在电气化学的尝试中，还有动电位的两极化和电气化学的阻抗。 每个电化电池包含一电化电池包含 溶液， 使用饱和汞电极做参比系统和一个粗糙的圆柱当作辅助电极。 电阻抗的测量使用该分析仪的频率响应 接到一电化学截面且一个 10振幅应用于一个从 100 6等的频率通道，从而获得 50%的频率，这一切都是由 件所控制的。 3、 结果和讨论 3 图 1 双性的融合微观 结构 图 2 焊接区域的微观结构 图 2 介绍粗粒的二相双性的融合微观结构在该基底金属的区域。 图 3 显示焊接区域使用激光焊接从高温迅速冷却后的微观结构。后面是快速冷却使得在焊接期间微观结构不能够回复到初始的两相双性结构。 显微观察一般包括扫描电镜和金相分析等。扫描电镜分析是将断口试件置于扫描电镜下观察其晶体结构、断裂特征、熔深、气孔、热影响区大小等。金相分析是先把焊接试件做成金相磨片，经酸蚀、清洗、吹干后置于金相显微镜下，观察其焊区组织结构，熔深、熔化区及热影响区大小等。 接组显示出劈裂的脆性裂口形状，而对照组则为杯状、圆锥状现象的韧性裂口，这从微观上反映焊件的韧性降低：在研究激光钛焊接时发现激光，焊件的热影响区晶粒较小，出现仅一马氏体结构，而在直径为 3 对于焊件抗腐蚀性能研究，评价方法很多，其中恒电位阳极极化技术是一种有效的耐腐蚀性体外评价方法，其优点是灵敏、快速、可定量、能模拟真实情况，结合浸泡后试件机械性能的测定可以较全面地评价材料的耐腐蚀性。一些作者测试经过激光焊接的纯钛和 及人工唾液环境下疲劳和耐腐蚀试验，得出在两种环境下焊件疲劳强度均下降，但无论在空气还是在人工唾液中焊件抗腐蚀性能均有不同程度的提高。 4 图 3 焊接区域电位和时间的关系 图 4 阳极的极化曲线 图 4 显示了 agpdau金母材和激光焊接区域电位和时间的关系。稳定电位观察是在两者的区域浸入三小时之后，激光焊接存在一个稳定的电位在50右。一些研究人员发现，通常合金的开路电位是随着合金中贵金属的浓度增加而升高的。 图 5 显示该极化曲线关于该阳极性能存 在差异。出现的区域相当于第一个超钝化区，反之亦然。 出激光焊区域存在较高的耐腐蚀性。 图 5 极化曲线性能存在的差异 该阻抗回覆发生于该开路电位、获得在该稳态因为该基底金属区域、存在该出现独自扭曲半圆在高处频率。 5 附着体义齿与传统义齿相比，具有美观、舒适、有利基牙健康等优点，但传统制作方法复杂，技术要求高，且其部件为半成品，经铸造、抛光等工艺后精度降低，影响附着体义齿的质量。本研究将精密机械加工技术引入口腔修复领域用于成品附着体的制作；探讨将激光焊接技术用于附着体与义齿连接的 理想焊接参数并应用于临床，旨在降低附着体义齿的制作成本，提高义齿精度，简化制作步骤，促进附着体的普及使用。 成品、半成品附着体进行分析、研究和临床应用，制订加工图形，利用精密加工技术，制作出成品栓体栓道精密附着体，并对其精度进行测试。应用激光焊接技术将附着体阴阳两部分分别焊接到义齿的活动和固定部分，并对齿科常用修复金属激光焊接的焊接强度、焊接深度、熔焊区组织结构变化以及激光焊接对烤瓷冠金瓷界面影响进行测试分析。通过将成品附着体应用于临床，验证附着体及激光焊接的相关性能。 焊接过程就是一个复杂的过程，其中包 含着相变。相变热模型在数学上是一个强非线性问题，使计算发生困难。采用在熔化带内调整比热来近似计算。为了得到好的收敛解，激活牛顿一拉普森方法的线性搜索。 激光焊接是快速加热和快速冷却过程，由于温度梯度极高，所以材料在激光作用下，传热和组织转变都有自己的特点 :固相区满足传导传热，液相区满足对流传热，固液界面是运动界面。在组织转变中，材料随着温度的升高，发生奥氏体及固液气相变转化，由于材料降温极快，所以材料随着温度下降，发生气液固及奥氏体到马氏体相变，几乎不发生奥氏体到其它组织的转变 ;由于这些特点导致数值模拟有如 下难点 :首先，得到随温度变化的热物性参数非常困难 ;其次，熔池内温度无法测量，温度场结果无法实验验证 :针对这些难点，本文采用等效热传导系数法替代对流传热。 4、结论 近年来，有学者对钛的焊接方法进行研究，并将各种焊接方法进行比较。果发现两种方法焊接后的抗疲劳强度无差别；但是等离子焊件接头在极限负荷下较早出现疲劳，显微硬度高于激光焊；有明显的热改变和热反应区，激光焊热改变小；两种焊接方法均适合焊接钛合金，但激光焊接优于等离子焊。 红外铜焊法对钛的焊接效果，发现激光焊接的焊接区金属结合界面均匀。没有微孔，金相学分 6 析含有钛元素。而红外铜焊的金属界面分界明显，焊接区含有镍和铜。两者的热反应区均有显微结构变化，显微硬度均升高。激光焊接区只有钛元素，比红外焊接法更理想。 现后者焊件经过热处理后屈服强度和弹性模量明显高于其他组，激光焊件的屈服强度和极限抗张强度明显降低，两者的伸长量均明显低于母材。有学者用 4种焊接方法焊接纯钛，即激光焊、电子束焊、使用 铜焊和电弧焊。对焊件的显微结构分析表明，激光焊接区结构是相当完整的与母材相同的等轴晶粒，热反应区小；铜焊的焊接区晶粒增大并发生形态改变：电子束焊晶粒增大和形态改变程度均大于铜焊，受影响的晶粒位于整个熔焊 区，热反应区大；电弧焊的晶粒结构受到破坏，形成薄层针状的晶体结构，使焊件的抗疲劳强度降低，抗拉伸能力增强。比较结果可以看出激光焊接的热反应区最小且焊后结构最接近母材。随着钛的优良性质被广大口腔工作者所认识，钛将逐渐取代现有口腔修复的其他金属材料。从近几年来对钛及钛合金焊接方法的研究和各种焊接方法焊接效果的 比较来看，激光焊的焊接质量最好，是目前临床上比较满意的焊接方法，具有很好的应用前景。 该焊接部位存在改善微观结构、快速冷却，在基底金属焊接部位显示一种融合粗粒的微观结构。 agpdau金存在高度耐腐蚀性为了该基底金属和因为该激光焊区域 能的组织于钝化膜形式存在。总之，该区域的研究存在线性阻抗反应在低频区，包括不均匀的扩散在内。 参考文献： 1 L. 荷兰， J. 63 (1984)： 1014 1018. 3 L. J. 6 (1995)： 534 540. 4 J. C. , A. (马德里 ) 32 (1996) ： 314 320. 5 G. T. 牙科组织修补物的综合分析 1989 (芝加哥 ). 6 31 (1987) ： 11431156.
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