齒科用ZrTi合金的顯微組織與磨損性能研究.pdf

1、齒科修復(fù)技術(shù)是口腔健康的基本保障，是保證人群生活質(zhì)量的前提，而齒科修復(fù)技術(shù)則以齒科材料的發(fā)展為基礎(chǔ)。隨著齒科修復(fù)材料的不斷發(fā)展，許多金屬及其合金材料以其良好的生物學(xué)特性及力學(xué)特性等而被廣泛應(yīng)用于齒科修復(fù)。目前，在國內(nèi)投入臨床應(yīng)用的主要有純鈦、Ti-6Al-4V等，但是純鈦的強(qiáng)度、耐磨性差，Ti-6Al-4V等含有有毒元素Al、V，在使用中受到了很大的限制。
　　本文采用合金化的方法，選用Zr作為基體，Ti作為Zr的第二組元，Cu、

2、Ag作為微量合金元素。利用光學(xué)顯微鏡、XRD、SEM、TEM、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等系統(tǒng)研究了ZrTi固溶態(tài)合金及熱氧化涂層的微觀組織、物相組成、力學(xué)性能及摩擦磨損特性。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Zr-20Ti、Zr-40Ti、Zr-40Ti-6Ag、Zr-40Ti-2Cu合金均表現(xiàn)為單一的α相;加入合金元素Cu后，Zr-40Ti的顯微組織細(xì)化，幾乎全部為細(xì)小的孿晶片層，顯微硬度略有提高，壓縮強(qiáng)度提高，塑性幾乎不變;加入合金元素Ag后，Zr-

3、40Ti的顯微組織明顯細(xì)化，顯微硬度有所提高，但壓縮強(qiáng)度、塑性下降。
　　熱氧化實(shí)驗(yàn)表明，熱氧化方法可在ZrTi合金表面原位合成ZrTiO4陶瓷涂層，顯微硬度明顯提高。氧化2h后，Zr-20Ti、Zr-40Ti氧化涂層厚度可達(dá)10～20um，且與基體的結(jié)合力達(dá)50N以上，超過等離子噴涂、磁控濺射離子鍍等方法所獲得涂層的結(jié)合力。
　　摩擦磨損實(shí)驗(yàn)表明，Zr-20Ti、Zr-40Ti合金與純鈦相比，穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)變化不大，但體積磨

4、損率降低為純鈦的1/3，耐磨性有較大提高;加入Cu、Ag后，穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)降低，體積磨損率進(jìn)一步降低，耐磨性提高;熱氧化后，涂層的體積磨損率較Zr-20Ti、Zr-40Ti合金降低一個數(shù)量級，耐磨性顯著提高。載荷對固溶態(tài)合金摩擦磨損機(jī)制有一定影響:合金在5N載荷下均表現(xiàn)為輕微的氧化磨損和磨粒磨損，10N載荷下，Zr-20Ti合金表現(xiàn)為磨粒磨損、黏著磨損、氧化磨損并存，Zr-40Ti、Zr-40Ti-2Cu、Zr-40Ti-6Ag合金以磨粒