铸钛包埋材料的研究进展

烫！小心

    钛具有比重轻、强度高、弹性模量低以及耐腐蚀性能优异等特点，在20世纪50年代就开始成为重要的航空材料，由于其良好的生物相容性，被公认为是生物金属。钛材很早就应于齿科临床，是理想的口腔修复材料，但由于受到铸造工艺及包埋材料发展的限制，阻碍了钛及钛合金在口腔医学中的推广应用。八十年代初随着现代工业水平的提高，铸造设备不断改进更新、铸造包埋料的改良及新型包埋材料的研制开发，使铸钛技术逐渐趋于成熟。
    钛的熔点为1668℃，铸钛用包埋材料被称作超高温包埋材料，主要由耐火材料和结合剂两大部分构成。牙科铸造中为得到尺寸精度良好的铸造义齿，以包埋材料的硬化膨胀及热膨胀补偿金属的铸造收缩是基本的方法。纯钛的铸造收缩率为1.8～2.0%，因而要求纯钛铸造时包埋材料的总膨胀量必须能补偿这一范围的金属收缩。因此，选择铸钛包埋材料必须具备如下主要条件：1、很少与钛发生反应，铸件不被污染；2、可得到良好的表面性状；3、有补偿铸钛收缩的适度膨胀。
    从化学热力学角度分析，常用的耐火氧化物按其对钛液的化学稳定性的大小，可作以下排列：
    SiO2 < Al2O3 < MgO < CaO < ZrO2 < Y2O3 < ThO2
    其中SiO2的生成自由能（G）高于TiO2， 1000℃时钛与SiO2接触会发生还原反应：
    还原出的Si被TiO2溶解，共熔生成钛的氧化物硅化钛。而其它几种耐火氧化物自由能均较TiO2低，即还原性更强，因此这些氧化物理论上均不会与熔融钛发生还原反应，因此选用这些氧化物作为铸钛包埋材料能降低与熔融钛的反应，提高钛铸件的质量。目前常用的耐火材料有石英、氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化钙等，铸钛用包埋材料也因此分为相应的系列。