鈦金屬的應(yīng)力腐蝕研究.pdf

1、本研究目的在于運(yùn)用斷裂力學(xué)的理論和方法，對牙科用鈦金屬的應(yīng)力腐蝕行為進(jìn)行測試和評價(jià)，運(yùn)用金相顯微鏡和掃描電鏡對其斷面進(jìn)行分析。對其開裂機(jī)制進(jìn)行探討。并建立牙科鈦金屬應(yīng)力腐蝕行為評價(jià)的方法體系。 方法：采用預(yù)裂紋試樣恒位移試驗(yàn)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(yīng)力腐蝕行為進(jìn)行研究，用裂紋終止法測量應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子Kiscc，確立應(yīng)力場強(qiáng)度因子K<,I>與裂紋瞬時(shí)擴(kuò)展速率da／dt之間的聯(lián)

2、系，并繪制曲線。運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對牙科修復(fù)體的最大容許缺陷進(jìn)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(jìn)行分析，對其斷裂特征進(jìn)行描述并對其開裂機(jī)理進(jìn)行判斷。 結(jié)果：1.Ti-6A1-4V在人工唾液環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子為52.720 MPa·平方根m,在含氟的人工唾液中應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子為50.053 MPa·平方根m，初始的應(yīng)力場強(qiáng)度因子對該值沒有影響。在處于很高的初始應(yīng)力場強(qiáng)度因子水平下，純鈦在上述

3、環(huán)境中裂紋仍然沒有擴(kuò)展。2.Ti-6A1-4V在人工唾液環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率在裂紋擴(kuò)展的第一和第三階段依賴于裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度因子，氟的加入對初始裂紋擴(kuò)展速度沒有明顯影響。3．試件斷面是一個(gè)分形結(jié)構(gòu)，不同的初始應(yīng)力場強(qiáng)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(kuò)展機(jī)制屬于穿晶斷裂，一部分裂紋有不連續(xù)性擴(kuò)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(zhì)，斷口表面都分布著腐蝕產(chǎn)物。 結(jié)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(yīng)力腐蝕開裂的。而Ti-6Al-4V在上述介質(zhì)中則可以發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，但是在不含氟的環(huán)境中對應(yīng)力腐蝕并不敏感，氟化物的加入可以增加鈦合金對應(yīng)力腐蝕的敏感性。最大容許缺陷尺寸的計(jì)算為從應(yīng)力腐蝕角度評價(jià)修復(fù)體提供了一個(gè)客觀的標(biāo)準(zhǔn)。從斷口形貌的分析上也表明鈦合金在人工唾液中的應(yīng)力腐蝕并不敏感，