结 果
一、抗拉强度、伸长率、硬度:见附表
表1 各代试样的测试值(±s)
代数 |
抗拉强度(MPa) |
伸长率(%) |
维氏硬度 |
第一代 |
720.51±39.32 |
4.41±0.72 |
432.4±29.6 |
第二代 |
697.17±77.47 |
3.81±0.51 |
448.2±27.7 |
第三代 |
672.50±65.39 |
3.27±0.38 |
456.6±34.7 |
抗拉强度、硬度:第二代、第三代与第一代作两样本均数的t检验比较,结果为差异无 显著性(P>0.05)。
伸长率:第二代、第三代与第一代作两样本均数的t检验,结果表明第一代与第三代的差异有显著性(P<0.05),余者差异不显著。
二、铸件内部气孔和非金属性夹杂杂物情况
第一代合金内部很少有气孔和非金属性夹 杂物存在。而第二代、第三代有些区域有,部位不定,铸造的代数增加,这种改变愈明显。
三、晶粒结构
显微镜下观察,第一代合金的晶粒大小较一致,排列有序,其晶粒总面积较多,每个晶粒周围的晶粒数较大。第二代、第三代合金内部有些区域的晶粒大小不一 致,排列无序,铸造次数增加,这种现象愈明显。
四、化学成分分析
如表2所示,钴铬合金经反复熔铸,铝、硅、 铁等元素被氧化,所占百分比逐渐减少,钴、铬等元素相对稳定,碳、氮等含量增加。
表2 各代合金的化学成分百分比
代数 |
铝Al |
硅Si |
铁Fe |
钙Ca |
氮N |
碳C |
铬Cr |
钴Co |
镍Ni |
钠Na |
钼Mo |
硫S |
第一代 |
0.11 |
0.59 |
0.19 |
0.06 |
0.03 |
1.15 |
38.62 |
56.75 |
0.11 |
0.05 |
0.06 |
1.05 |
第一代 |
0.06 |
0.43 |
0.17 |
0.04 |
0.05 |
1.28 |
38.59 |
57.91 |
0.05 |
0.01 |
0.05 |
1.11 |
第三代 |
0.02 |
0.11 |
0.04 |
- |
0.06 |
1.37 |
38.62 |
58.02 |
0.06 |
- |
0.05 |
1.24 |
讨 论
1. 抗拉强度:第一代合金的晶粒大小均匀,排列有序,每个晶粒周围的晶粒数较多, 同样的形变量可分散在更多的晶粒间发生,而不致形成局部的应力集中,引起裂纹的过早产 生和发展,材料的抗拉强度值高。
钴铬合金熔化时能溶解一些空气中的氧、氮和氢,这些气体的溶解度在合金凝固时突然降低,超过固溶极限的气体必然析出并可能形成小气孔[3]。另外,合金于空 气中反复熔铸,生成的氧化物增加。因此,铸件的体积越大,熔铸的次数越多,内部的气孔 及非金属性夹杂物也越多[4],这会导致合金抗拉强度的降低。
金属在循环应力作用下,在该应力的最大值远小于材料静拉断裂所需最小应力的情况下 ,就能产生疲劳破坏[5]。人们日常的咀嚼活动,对于钴铬合金铸造的可摘义齿的 基托,连接杆等就是多次的应力循环[6]。空气环境中多次铸造的合金内部某些区 域晶粒结构紊乱现象加剧,气孔及非金属性夹杂物增加,这些缺陷出现在修复体的表面或靠 近表面比远离表面或位于铸件中心更危险[7]。义齿受力时会形成应力集中,萌生 裂纹,过早出现疲劳断裂。另外,修复体表面的小气孔一旦形成还会使菌斑附着,食物残渣 聚集,影响患者的口腔卫生,临床使用空气环境的剩余钢一定要慎重。
2. 伸长率:伸长率是衡量合金塑性的主要指标。塑性变形的实质是合金内部的晶粒发 生了拉长的不可恢复的变形,每个晶粒在拉长时必然会受到它周围晶粒的约束和障碍,各晶 粒必须相互协调,相互适应才能发生变形。若合金晶粒结构较均匀一致,彼此适应力强,断 裂前可有较大的塑性形变量,伸长率高。
如果铸造可摘义齿的合金塑性差, 临床上根据需要调整卡环时很困难, 且易产生加工硬化现象,随着变形量的增大,金属的塑性变形抗力迅速增大,塑性显著下降[8] 。再使用这种修复体,固位不良,还可出现部分断裂,产生其它对口腔软硬组织的不良影 响。因此临床上不应再使用空气第二代的钴铬合金铸造各种修复体。
3. 硬度:空气环境,合金反复熔铸的高温,可使空气中的碳、氮等成分在合金表面产 生气相反应,生成活性碳原子、氮原子,而后向合金内部扩散。碳虽是微量,却影响较大, 它可与钴、铬形成多种碳化物,氮也极易与合金中的铝、铬、钼等形成硬度高而且非常稳定 的氮化物,这些成分的存在提高了合金的硬度和耐磨性。 |