空气环境对多次铸造的钴铬合金机械性能的影响

泡泡猫猫

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　　关键词：钴铬合金；多次铸造；机械性能
　　摘要　目的：探讨空气环境对多次铸造的钴铬合金机械性能的影响。方法：检测各代试样的抗拉强度、伸长率、硬度等机械性能指标，比较相 应的金相学检查，气孔及非金属性夹杂物分析，化学成分分析。结果： 空气三代的伸长率与空气一代的相比有显著差异。结论：在空气环境中熔铸的钴铬合金，在每次不加入新合金的前提下，只能用至第二代，否则将影响修复体的质量。
　　The influence on physical propertie s of recasting　cobalt-chromium alloy in air enviroment.
　　Zhu Shong，Yu Dezhen， Zhao Hua．
　　College of Stomatology，Norman Bethune University of Medical Sciences，Changchun 130041
　　Abstract Objective：To investigate the effect of recasting on physical properties of a cobalt-chromium alloy in air environment．Methods：To analysis the physical properties include tensile strength，elongation and hardness of each generational samples comparing the metallographic evaluation of porosity defects，non-metal inclusions，grain structure and changed composition．Results：A statistical comparsion was made between the elongation of the first generation and the third generation and it showed a significant difference．Conclusion： It indicates that the cobalt-chromium alloy recasted in air can be reused for at most two generations without the addition of any new alloy，otherwise it would affect the quality of restorations．
　　Key words cobalt-chromium alloy recast physical properties
　　钴铬合金在口腔修复领域应用广泛，为节省材料，降低修复体的成本，有些学者研究铸造剩余合金的回收再利用［1,2］。他们对此问题的研究，多着眼于合金宏观物 理机械性能的改变，而对合金的显微组织研究不足，缺少合金反复铸造后化学成分改变的测试。因而不能阐明钴铬合金的晶粒结构，化学成分等变化与相应的机械性能改变之间的内在联系，更加深入地解释机械性能变化的机理。本实验在前人研究的基础上丰富了检测指标，可为临床工作中正确合理地使用铸造剩余合金提供一些参考依据。
　　材料与方法
　　一、制备拉伸试样
　　制造一套带有栓道的上下二瓣金属阴模模具，上有4个大小相同的对应半个试样的阴模，阴模腔的尺寸如附图。腔内充填调好的自凝塑料，按栓道方向将二瓣模具合为一体，置压盒器上缓慢加压，多余的自凝塑料从排溢孔排出。30分钟后，取出塑料试样，磨光，放入120 ℃的蜂蜡液中浸泡约0.5分钟。将这些塑料试样按常规方法包埋铸造成金属试样。所用铸造 机为日本产Spacetron　Model　TMC-103高频离心铸造机，合金材料 为上海齿科材料厂生产的硬质钴铬合金。铸造的试样每代各保留5个，其余的继续熔铸下一 代。

附图　拉伸试样阴模腔示意图(单位：mm)
　　二、试样的检测
　　1. 拉伸实验：用千分尺测出试样拉伸部分的直径，取数值在2.40mm±0.02mm范 围内。表面光滑无划痕的试样。测定试样的标距L0。将上述数值输入日本产AG-10TA 电子万能试验机内的计算机，拉伸速度为1mm／min，试样断裂处位于标距内的为有效，重新对好，测量新的标距L1，伸长率＝(L1-L0)／L0×100％，计算机 可输出试样的抗拉强度。
　　2. 硬度测试：采用维氏硬度计测试。
　　3. 金相观察：常规方法制备试样的金相组织磨片，置于日本Nikon　AFX-Ⅱ 型金相显微镜下观察内部的气孔及非金属性夹杂物，合金晶粒的大小、形态。
　　4. 化学成分分析：切取拉断试样的中心部分，每个样品取两点，通过SEM/EDX方法检测成分，即用日本JXA-840扫描电镜，配置英国LINK-860型X-射线能谱仪进行合金元素的 定性、定量分析。工作电压20KV；束流200MA；收集时间100秒；观察倍数200倍。
　　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±39.324.41±0.72432.4±29.6
第二代697.17±77.473.81±0.51448.2±27.7
第三代672.50±65.393.27±0.38456.6±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0.110.590.190.060.031.1538.6256.750.110.050.061.05
第一代0.060.430.170.040.051.2838.5957.910.050.010.051.11
第三代0.020.110.04-0.061.3738.6258.020.06-0.051.24

　　讨　论
　　1. 抗拉强度：第一代合金的晶粒大小均匀，排列有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。