外文翻譯--激光焊：ag-pd-au-cu合金顯微結(jié)構(gòu)和腐蝕狀態(tài)的研究在牙科領(lǐng)域的應(yīng)用 中文版

1、<p>　　激光焊：Ag-Pd-Au-Cu合金顯微結(jié)構(gòu)和腐蝕狀態(tài)的研究在牙科領(lǐng)域的應(yīng)用</p><p>　　M．L．桑多斯*、H.A.accicri、vercik、guastaldi、Instituto de Qu?mica de Araraquara-UNESP, C.P. 355, 14800-900 Araraquara, 圣保羅, 巴西。</p><p>　　Receiv

2、ed 10 June 2002; accepted 20 June 2002</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　激光焊接方法被引進(jìn)牙科領(lǐng)域是在上世紀(jì)八十年代末期，其應(yīng)用更廉價和體積更小的設(shè)備，使用更簡單的技術(shù)，對該領(lǐng)域起到了極大的推動作用。使它能有如此廣泛應(yīng)用，是在于它將焊接過程從熱源轉(zhuǎn)換為高能量的光束，使得牙齒修補(bǔ)過程的變形降低到最小。

3、Ag–Pd–Au–Cu合金應(yīng)用在牙齒修補(bǔ)上的理論在很早之前就提出來了，但是具體的應(yīng)用是在激光焊出現(xiàn)之后。顯微結(jié)構(gòu)分析是使用了光學(xué)顯微鏡，而抗腐蝕性是學(xué)習(xí)了傳統(tǒng)的電氣化學(xué)技術(shù)，在傳統(tǒng)電化學(xué)的基礎(chǔ)上，在口腔中模擬周圍的環(huán)境。</p><p>　　在焊接區(qū)發(fā)現(xiàn)一個結(jié)構(gòu)的變化：呈現(xiàn)一個源自高速冷卻的微細(xì)構(gòu)造。焊接母材在離開焊接區(qū)域處呈現(xiàn)了粗晶的微細(xì)構(gòu)造。電氣化學(xué)實驗顯示了在焊縫和母材區(qū)域中出現(xiàn)動電位偏極化行為,在焊縫區(qū)呈

4、現(xiàn)較高的抗腐蝕性。阻抗頻譜分析顯示成分和組織被扭曲的特點(diǎn)，呈現(xiàn)低頻區(qū)域。</p><p>　　D 2002 Elsevier 科學(xué) B.V. 版權(quán)所有。</p><p>　　關(guān)鍵字: Ag – Pd – Au – Cu; 激光; 腐蝕; 牙齒的合金</p><p><b>　　導(dǎo)言</b></p><p>　　對替代合金

5、中搜索符合牙醫(yī)的金屬，在這個過程中, 一些研究員已經(jīng)應(yīng)用Ag－Pd 使替換貴重金屬的合金, 嘗試減少費(fèi)用和改善機(jī)械的性能，并且提高抗腐性能。激光單色性、相干性、方向性極好，亮度極高。激光焊接技術(shù)采用聚焦的激光束，把很強(qiáng)的能量集中于一點(diǎn)，加熱焊縫，使局部的金屬融化，然后冷卻，凝固結(jié)合在一起。它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：焊接熱源為光束，無需與焊接區(qū)直接接觸，可以</p><p>　　透過玻璃窗進(jìn)行焊接； 熱影響區(qū)小，可以獲得精

6、確的焊接接頭，在靠近烤瓷或樹脂貼面的部位和義齒鞍基處可以直接焊接；激光束不受磁場的影響；無需包埋．省時、快速，而且可以減少包埋過程產(chǎn)生的誤差；激光焊接的所有參數(shù)，如頻率、能量級等都行預(yù)先設(shè)置并自動操作，因此初學(xué)者容易掌握；污染小 。</p><p>　　激光焊接產(chǎn)生一束連貫的單色集中的高能量光線，它取代了以往在牙齒修補(bǔ)中使用的常規(guī)焊接方法。電化學(xué)在腐蝕研究中很重要的表現(xiàn)在于理解它的生物適應(yīng)性和生物的功能性，當(dāng)用于

7、臨床時，是非常容易受到外界的侵蝕的。</p><p>　　這個研究觀測Ag–Pd–Au–Cu合金經(jīng)過激光焊接加工后，在模擬的口腔環(huán)境中使用前后顯微結(jié)構(gòu)的變化和材料的抗腐蝕性。</p><p><b>　　2、根據(jù)實驗：</b></p><p>　　圖1 通過光譜學(xué)顯示所研究材料的礦物成分——在一個1cm長，直徑0.27cm樣品的焊接接頭上。&l

8、t;/p><p>　　激光焊接使用的設(shè)備是Dentaurum DL 20002S，它利用結(jié)晶態(tài)的ND作為光線的來源，光線的能量大約是6.08KW/ms，焊接能量約為85.12J。試樣是手工放置在有氬氣作為保護(hù)氣體的腔室中，并且大約2/3的表面被60％的激光光線滲透。</p><p>　　一個精確的圓盤模型是用來獲取Ag–Pd–Au–Cu合金的測試樣品和區(qū)域的組成，不僅僅是焊接區(qū)域,一些1000

9、- buehler machine 是用來區(qū)分在激光焊焊接處理后焊接區(qū)域的母材。</p><p>　　焊縫區(qū)和母材裸露在外的集合表面的面積大約0.057cm。這些裸露的表面在利用表面經(jīng)過硝酸處理的，氧化鋁粒度為0.3~1AM，180~1000目的金剛砂紙打磨拋光后，使用光學(xué)方法進(jìn)行金相分析。</p><p>　　工作電極是從用于金相分析的試樣中來準(zhǔn)備的。開路電路相對電動勢的測量應(yīng)用在電氣化

10、學(xué)的嘗試中，還有動電位的兩極化和電氣化學(xué)的阻抗。</p><p>　　每個電化電池包含一電化電池包含0.15mol（0.9%）NaCl氣溶液，使用飽和汞電極做參比系統(tǒng)和一個粗糙的圓柱當(dāng)作輔助電極。</p><p>　　電阻抗的測量使用該分析儀的頻率響應(yīng)solatron1255連接到一電化學(xué)截面solartron1287，并且一個10mv的振幅應(yīng)用于一個從100KHz到6MHz不等的頻率通道

11、，從而獲得50%的頻率，這一切都是由Zplot軟件所控制的。</p><p><b>　　3、結(jié)果和討論</b></p><p>　　圖1雙性的融合微觀結(jié)構(gòu) 圖2 焊接區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2介紹粗粒的二相雙性的融合微觀結(jié)構(gòu)在該基底金屬的區(qū)域。</p><p>　

12、　圖3顯示焊接區(qū)域使用激光焊接從高溫迅速冷卻后的微觀結(jié)構(gòu)。后面是快速冷卻使得在焊接期間微觀結(jié)構(gòu)不能夠回復(fù)到初始的兩相雙性結(jié)構(gòu)。</p><p>　　顯微觀察一般包括掃描電鏡和金相分析等。掃描電鏡分析是將斷口試件置于掃描電鏡下觀察其晶體結(jié)構(gòu)、斷裂特征、熔深、氣孔、熱影響區(qū)大小等。金相分析是先把焊接試件做成金相磨片，經(jīng)酸蝕、清洗、吹干后置于金相顯微鏡下，觀察其焊區(qū)組織結(jié)構(gòu)，熔深、熔化區(qū)及熱影響區(qū)大小等。Chai等惻在

13、焊件的金相分析中發(fā)現(xiàn)，焊接組顯示出劈裂的脆性裂口形狀，而對照組則為杯狀、圓錐狀現(xiàn)象的韌性裂口．，這從微觀上反映焊件的韌性降低：在研究激光鈦焊接時發(fā)現(xiàn)激光，焊件的熱影響區(qū)晶粒較小，出現(xiàn)僅一馬氏體結(jié)構(gòu)，而在直徑為3 mm的焊接接頭均未完全焊透。</p><p>　　對于焊件抗腐蝕性能研究，評價方法很多，其中恒電位陽極極化技術(shù)是一種有效的耐腐蝕性體外評價方法，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏、快速、可定量、能模擬真實情況，結(jié)合浸泡后試件機(jī)

14、械性能的測定可以較全面地評價材料的耐腐蝕性。一些作者測試經(jīng)過激光焊接的純鈦和Ti_6Al_4V合金在空氣及人工唾液環(huán)境下疲勞和耐腐蝕試驗，得出在兩種環(huán)境下焊件疲勞強(qiáng)度均下降，但無論在空氣還是在人工唾液中焊件抗腐蝕性能均有不同程度的提高。</p><p>　　圖3焊接區(qū)域電位和時間的關(guān)系 圖4陽極的極化曲線</p><p>　　圖4顯示了ag–pd–

15、au–cu合金母材和激光焊接區(qū)域電位和時間的關(guān)系。穩(wěn)定電位觀察是在兩者的區(qū)域浸入三小時之后，激光焊接存在一個穩(wěn)定的電位在50mv左右。一些研究人員發(fā)現(xiàn)，通常合金的開路電位是隨著合金中貴金屬的濃度增加而升高的。</p><p>　　圖5顯示該極化曲線關(guān)于該陽極性能存在差異。出現(xiàn)的區(qū)域相當(dāng)于第一個超鈍化區(qū)，反之亦然。Ecor指出激光焊區(qū)域存在較高的耐腐蝕性。</p><p>　　圖5極化曲線性

16、能存在的差異</p><p>　　該阻抗回覆發(fā)生于該開路電位、獲得在該穩(wěn)態(tài)因為該基底金屬區(qū)域、存在該出現(xiàn)獨(dú)自扭曲半圓在高處頻率。</p><p>　　附著體義齒與傳統(tǒng)義齒相比，具有美觀、舒適、有利基牙健康等優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)制作方法復(fù)雜，技術(shù)要求高，且其部件為半成品，經(jīng)鑄造、拋光等工藝后精度降低，影響附著體義齒的質(zhì)量。本研究將精密機(jī)械加工技術(shù)引入口腔修復(fù)領(lǐng)域用于成品附著體的制作；探討將激光焊接技

17、術(shù)用于附著體與義齒連接的理想焊接參數(shù)并應(yīng)用于臨床，旨在降低附著體義齒的制作成本，提高義齒精度，簡化制作步驟，促進(jìn)附著體的普及使用。 成品、半成品附著體進(jìn)行分析、研究和臨床應(yīng)用，制訂加工圖形，利用精密加工技術(shù)，制作出成品栓體栓道精密附著體，并對其精度進(jìn)行測試。應(yīng)用激光焊接技術(shù)將附著體陰陽兩部分分別焊接到義齒的活動和固定部分，并對齒科常用修復(fù)金屬激光焊接的焊接強(qiáng)度、焊接深度、熔焊區(qū)組織結(jié)構(gòu)變化以及激光焊接對烤瓷冠金瓷界面影響進(jìn)行測試分析。通

18、過將成品附著體應(yīng)用于臨床，驗證附著體及激光焊接的相關(guān)性能。 </p><p>　　焊接過程就是一個復(fù)雜的過程，其中包含著相變。相變熱模型在數(shù)學(xué)上是一個強(qiáng)非線性問題，使計算發(fā)生困難。采用在熔化帶內(nèi)調(diào)整比熱來近似計算。為了得到好的收斂解，激活牛頓一拉普森方法的線性搜索。</p><p>　　激光焊接是快速加熱和快速冷卻過程，由于溫度梯度極高，所以材料在激光作用下，傳熱和組織轉(zhuǎn)變都有自己的特點(diǎn):

19、固相區(qū)滿足傳導(dǎo)傳熱，液相區(qū)滿足對流傳熱，固液界面是運(yùn)動界面。在組織轉(zhuǎn)變中，材料隨著溫度的升高，發(fā)生奧氏體及固液氣相變轉(zhuǎn)化，由于材料降溫極快，所以材料隨著溫度下降，發(fā)生氣液固及奧氏體到馬氏體相變，幾乎不發(fā)生奧氏體到其它組織的轉(zhuǎn)變;由于這些特點(diǎn)導(dǎo)致數(shù)值模擬有如下難點(diǎn):首先，得到隨溫度變化的熱物性參數(shù)非常困難;其次，熔池內(nèi)溫度無法測量，溫度場結(jié)果無法實驗驗證:針對這些難點(diǎn)，本文采用等效熱傳導(dǎo)系數(shù)法替代對流傳熱。</p><

20、p><b>　　4、結(jié)論</b></p><p>　　近年來，有學(xué)者對鈦的焊接方法進(jìn)行研究，并將各種焊接方法進(jìn)行比較。Roggensaek等就比較了鈦的激光焊和等離子焊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種方法焊接后的抗疲勞強(qiáng)度無差別；但是等離子焊件接頭在極限負(fù)荷下較早出現(xiàn)疲勞，顯微硬度高于激光焊；有明顯的熱改變和熱反應(yīng)區(qū)，激光焊熱改變??；兩種焊接方法均適合焊接鈦合金，但激光焊接優(yōu)于等離子焊。Manieone

21、等比較了激光焊和紅外銅焊法對鈦的焊接效果，發(fā)現(xiàn)激光焊接的焊接區(qū)金屬結(jié)合界面均勻。沒有微孔，金相學(xué)分析含有鈦元素。而紅外銅焊的金屬界面分界明顯，焊接區(qū)含有鎳和銅。兩者的熱反應(yīng)區(qū)均有顯微結(jié)構(gòu)變化，顯微硬度均升高。激光焊接區(qū)只有鈦元素，比紅外焊接法更理想。Neo等比較了激光焊和鎢極惰性氣體保護(hù)焊兩種焊接方法對鈦的抗拉伸機(jī)械性能的影響，發(fā)現(xiàn)后者焊件經(jīng)過熱處理后屈服強(qiáng)度和彈性模量明顯高于其他組，激光焊件的屈服強(qiáng)度和極限抗張強(qiáng)度明顯降低，兩者的伸長

22、量均明顯低于母材。有學(xué)者用4種焊接方法焊接純鈦，即激光焊、電子束焊、使用Ag—Ti焊料的銅焊和電弧焊。對焊件的顯微結(jié)構(gòu)分析表明，激光焊接區(qū)結(jié)構(gòu)是相當(dāng)完整的與母材相同的等軸晶粒，熱反應(yīng)區(qū)??；銅焊的焊接區(qū)晶粒增大并發(fā)生形態(tài)改變：電</p><p>　　區(qū)，熱反應(yīng)區(qū)大；電弧焊的晶粒結(jié)構(gòu)受到破壞，形成薄層針狀的晶體結(jié)構(gòu)，使焊件的抗疲勞強(qiáng)度降低，抗拉伸能力增強(qiáng)。比較結(jié)果可以看出激光焊接的熱反應(yīng)區(qū)最小且焊后結(jié)構(gòu)最接近母材。隨

23、著鈦的優(yōu)良性質(zhì)被廣大口腔工作者所認(rèn)識，鈦將逐漸取代現(xiàn)有口腔修復(fù)的其他金屬材料。從近幾年來對鈦及鈦合金焊接方法的研究和各種焊接方法焊接效果的比較來看，激光焊的焊接質(zhì)量最好，是目前臨床上比較滿意的焊接方法，具有很好的應(yīng)用前景。</p><p>　　該焊接部位存在改善微觀結(jié)構(gòu)、快速冷卻，在基底金屬焊接部位顯示一種融合粗粒的微觀結(jié)構(gòu)。ag–pd–au–cu合金存在高度耐腐蝕性為了該基底金屬和因為該激光焊區(qū)域.AgCl可能

24、的組織于鈍化膜形式存在?？傊?，該區(qū)域的研究存在線性阻抗反應(yīng)在低頻區(qū)，包括不均勻的擴(kuò)散在內(nèi)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] L. Niemi, R.I. 荷蘭，J. Dent. Res. 63 (1984)：1014– 1018.</p><p>　　[2] C.J. Goodacre, J. Pro

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28、1.2∶電化學(xué)的阻抗軟件、charlottesville∶scribner聯(lián)合、1995、操作說明書。</p><p>　　[10]zview、版本1.2∶阻抗／獲得階段、圖表和分析軟件、charlottesville∶scribner聯(lián)合、1995、操作說明書。</p><p>　　[11] 作者. Acciari, E.N. Codaro, A.C. Guastaldi, Mater.

29、 Lett. 36</p><p>　　(1998) 148–151.</p><p>　　[12]加拿大醫(yī)學(xué)會Brett, H.A. Acciari, A.C. Guastaldi, Mater. 科學(xué)論壇 in press.</p><p>　　[13] 作者 Acciari, A.C. Guastaldi,加拿大醫(yī)學(xué)會. Brett, Electrochim.