齒科鈦金屬的激光焊接性及接頭應(yīng)力有限元模擬.pdf_第1頁(yè)
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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(shì),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(duì)齒科鈦金屬的激光焊接性及其接頭殘余應(yīng)力進(jìn)行研究,在口腔醫(yī)學(xué)的臨床應(yīng)用中具有重要

2、的實(shí)際意義。 對(duì)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(píng)價(jià)接頭性能的一個(gè)綜合參數(shù),激光光斑直徑對(duì)接頭性能的影響遠(yuǎn)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(qiáng)度呈先增大而后下降的趨勢(shì)。經(jīng)測(cè)試分析可知,激光功率為1.6 kW,光斑直徑為0.7mm時(shí),獲得接頭的強(qiáng)度較佳;對(duì)接頭斷口進(jìn)行SEM觀察顯示,接頭斷裂區(qū)存在明顯的韌窩,未見(jiàn)有夾雜、微裂紋等缺陷,大部呈韌性斷裂特征。進(jìn)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(jìn)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(duì)焊縫中心截面的殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)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(huì)影響齒科鈦金屬接頭在臨床上的應(yīng)用。對(duì)軸向殘余應(yīng)力研究表明:在焊縫及

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