鈦金屬的應力腐蝕研究.pdf

1、本研究目的在于運用斷裂力學的理論和方法，對牙科用鈦金屬的應力腐蝕行為進行測試和評價，運用金相顯微鏡和掃描電鏡對其斷面進行分析。對其開裂機制進行探討。并建立牙科鈦金屬應力腐蝕行為評價的方法體系。 方法：采用預裂紋試樣恒位移試驗方法對牙科用純鈦和Ti-6Al-4v在人工唾液及含氟人工唾液環(huán)境中的應力腐蝕行為進行研究，用裂紋終止法測量應力腐蝕臨界應力場強度因子Kiscc，確立應力場強度因子K<,I>與裂紋瞬時擴展速率da／dt之間的聯(lián)

2、系，并繪制曲線。運用數(shù)學方法對牙科修復體的最大容許缺陷進行估算。通過分形理論，金相顯微鏡和掃描電鏡對試件斷面進行分析，對其斷裂特征進行描述并對其開裂機理進行判斷。 結果：1.Ti-6A1-4V在人工唾液環(huán)境中的應力腐蝕臨界應力場強度因子為52.720 MPa·平方根m,在含氟的人工唾液中應力腐蝕臨界應力場強度因子為50.053 MPa·平方根m，初始的應力場強度因子對該值沒有影響。在處于很高的初始應力場強度因子水平下，純鈦在上述

3、環(huán)境中裂紋仍然沒有擴展。2.Ti-6A1-4V在人工唾液環(huán)境中的應力腐蝕裂紋擴展速率在裂紋擴展的第一和第三階段依賴于裂紋尖端的應力場強度因子，氟的加入對初始裂紋擴展速度沒有明顯影響。3．試件斷面是一個分形結構，不同的初始應力場強度因子對斷口形貌沒有影響。4．金相觀察顯示本研究使用的樣本具有鈦合金典型的片層狀顯微組織，裂紋在試件內(nèi)部的擴展機制屬于穿晶斷裂，一部分裂紋有不連續(xù)性擴展的表現(xiàn)。掃描電鏡觀察顯示斷面以韌斷為主，夾雜有較少的解理脆性

4、斷面，沒有觀察到副裂紋的存在。無論是含氟或不含氟介質，斷口表面都分布著腐蝕產(chǎn)物。 結論：本研究表明純鈦在含氟或不含氟的人工唾液環(huán)境中是不發(fā)生應力腐蝕開裂的。而Ti-6Al-4V在上述介質中則可以發(fā)生應力腐蝕開裂，但是在不含氟的環(huán)境中對應力腐蝕并不敏感，氟化物的加入可以增加鈦合金對應力腐蝕的敏感性。最大容許缺陷尺寸的計算為從應力腐蝕角度評價修復體提供了一個客觀的標準。從斷口形貌的分析上也表明鈦合金在人工唾液中的應力腐蝕并不敏感，