齒科鈦金屬的激光焊接性及接頭應(yīng)力有限元模擬.pdf

1、鈦金屬具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，并且具有優(yōu)良的生物相容性和耐腐蝕性，是目前較理想的口腔修復(fù)材料。激光焊接由于具有能量集中、焊縫成形好、加熱速度快、接頭熱影響區(qū)小等優(yōu)勢，正在成為鈦金屬焊接的重要手段。但是激光焊接由于局部高溫加熱，高功率密度的熱輸入集中作用在焊縫附近，易造成焊接區(qū)溫度的急劇變化并在焊件內(nèi)部形成較大的溫度梯度，從而導(dǎo)致焊后在接頭中產(chǎn)生殘余應(yīng)力。因此對齒科鈦金屬的激光焊接性及其接頭殘余應(yīng)力進行研究，在口腔醫(yī)學(xué)的臨床應(yīng)用中具有重要

2、的實際意義。 對齒科鈦金屬的激光焊接性研究表明：激光功率密度可以作為評價接頭性能的一個綜合參數(shù)，激光光斑直徑對接頭性能的影響遠甚于激光功率。研究中發(fā)現(xiàn)，隨著激光功率密度的增加，獲得接頭的強度呈先增大而后下降的趨勢。經(jīng)測試分析可知，激光功率為1.6 kW，光斑直徑為0.7mm時，獲得接頭的強度較佳；對接頭斷口進行SEM觀察顯示，接頭斷裂區(qū)存在明顯的韌窩，未見有夾雜、微裂紋等缺陷，大部呈韌性斷裂特征。進一步的接頭TEM分析表明，組織

3、中針狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)由胞狀亞結(jié)構(gòu)和微孿晶組成。研究表明齒科鈦金屬進行激光焊接是可行的，只要采取合理的焊接參數(shù)和焊接工藝，齒科鈦金屬激就可以獲得較好的接頭質(zhì)量。 研究三維齒科有限元模型，對焊縫中心截面的殘余應(yīng)力場進行模擬，結(jié)果表明：在X方向和Y方向上，殘余應(yīng)力在材料表面都呈現(xiàn)拉應(yīng)力狀態(tài)，而在材料內(nèi)部呈現(xiàn)壓應(yīng)力狀態(tài)。橫截面上的殘余應(yīng)力在X方向上和Y方向上都比較小，不會影響齒科鈦金屬接頭在臨床上的應(yīng)用。對軸向殘余應(yīng)力研究表明：在焊縫及