第二节锻造合金精选文档.ppt

第二节锻造合金本讲稿第一页，共四十四页合金在锻造过程中合金在锻造过程中产生塑性变形产生塑性变形应变硬化应变硬化硬度、弹性、强度和磁性会增加硬度、弹性、强度和磁性会增加延展性及抗腐蚀性降低延展性及抗腐蚀性降低需要进行热处理使原子重新排列而再结晶需要进行热处理使原子重新排列而再结晶得以回复得以回复本讲稿第二页，共四十四页锻造合金是最早应用于口腔临床的金属材料。现锻造合金是最早应用于口腔临床的金属材料。现在应用的锻造合金主要有合金丝（口腔修复体的在应用的锻造合金主要有合金丝（口腔修复体的卡环、正畸用弓丝和结扎丝等）、杆（舌杆和腭卡环、正畸用弓丝和结扎丝等）、杆（舌杆和腭杆等）、片（不锈钢片、镍铬合金片等）以及冠杆等）、片（不锈钢片、镍铬合金片等）以及冠套等。套等。本讲稿第三页，共四十四页第三节第三节 铸铸 造造 合合 金金 将金属或合金加热熔化浇铸入预先制备好的铸将金属或合金加热熔化浇铸入预先制备好的铸型内成为铸件（成品）的过程，称为型内成为铸件（成品）的过程，称为铸造铸造。铸造方法避免了应力潜伏、应变硬化等缺点，铸造方法避免了应力潜伏、应变硬化等缺点，而且铸件精确，结构均匀，已成为口腔修复领而且铸件精确，结构均匀，已成为口腔修复领域中制作金属修复体的重要加工工艺。域中制作金属修复体的重要加工工艺。本讲稿第四页，共四十四页制作蜡型制作蜡型包包埋埋焙烧除蜡焙烧除蜡铸型腔铸型腔熔融金属熔融金属浇注浇注去除包埋材去除包埋材喷沙、打磨喷沙、打磨金属金属修复体修复体本讲稿第五页，共四十四页铸造合金除需具备良好的机械性能、抗腐蚀铸造合金除需具备良好的机械性能、抗腐蚀性能、理化性能和生物性能外，还应具有良性能、理化性能和生物性能外，还应具有良好的铸造性能。包括：好的铸造性能。包括：铸造收缩率小铸造收缩率小浇注时流动性好浇注时流动性好铸件易打磨抛光等性能铸件易打磨抛光等性能本讲稿第六页，共四十四页铸造合金分类：铸造合金分类：高熔铸造合金（高熔铸造合金（11000C以上）以上）中熔铸造合金（中熔铸造合金（50011000C）低熔铸造合金（低熔铸造合金（5000C以下）以下）贵金属铸造合金贵金属铸造合金非贵金属铸造合金非贵金属铸造合金熔熔化化温温度度主主要要元元素素的的价价值值本讲稿第七页，共四十四页一、贵金属铸造合金一、贵金属铸造合金（一）分类与组成（一）分类与组成高贵金属铸造合金高贵金属铸造合金贵金属铸造合金贵金属铸造合金金金-银银-铂合金铂合金金金-铜铜-银银-钯钯型合金型合金金金-铜铜-银银-钯钯型合金型合金金金-铜铜-银银-钯钯型合金型合金金金-银银-鈀鈀-铟合金铟合金钯钯-铜铜-镓合金镓合金银银-钯合金钯合金本讲稿第八页，共四十四页金具有黄色光泽，相对原子量为金具有黄色光泽，相对原子量为197，面，面心立方晶格，密度为心立方晶格，密度为19.21g/3，熔点为，熔点为1063线胀系数为线胀系数为14.210-6，拉伸强度，拉伸强度150MPa，伸长率为，伸长率为45%。质软，必须与。质软，必须与铜、银、铂等金属形成合金。铜、银、铂等金属形成合金。本讲稿第九页，共四十四页银：白色、有延展性、良导体。熔点为银：白色、有延展性、良导体。熔点为961.9，密度密度10.40g/3。银可以与金或钯。银可以与金或钯组成固溶体以增强合金的强度和提高合金的组成固溶体以增强合金的强度和提高合金的流动性；可以降低铜红色；在钯合金中银可流动性；可以降低铜红色；在钯合金中银可以使合金变为白色。以使合金变为白色。本讲稿第十页，共四十四页钯的熔点钯的熔点15500C，密度，密度12.02g/3。能与金、。能与金、银、铜、钴、锡、铟或镓等元素结合组成银、铜、钴、锡、铟或镓等元素结合组成合金广泛用于口腔医学。合金广泛用于口腔医学。铂的熔点铂的熔点17690C，密度，密度21.45g/3。白色、。白色、质硬、延展性好。在口腔环境中具有很强质硬、延展性好。在口腔环境中具有很强的抗腐蚀性。能提高合金的硬度和弹性。的抗腐蚀性。能提高合金的硬度和弹性。本讲稿第十一页，共四十四页铜是铸造贵金属的重要组成之一。铜的熔点铜是铸造贵金属的重要组成之一。铜的熔点为为1083。通过形成固溶体和有序相可以提高。通过形成固溶体和有序相可以提高合金的强度。合金的强度。锌：抗氧化作用锌：抗氧化作用铱和辽：细化颗粒，使铸件具有规则而细致的铱和辽：细化颗粒，使铸件具有规则而细致的合金结构。合金结构。本讲稿第十二页，共四十四页（二）分型（二）分型ADA规定口腔用铸造合金，根据机械规定口腔用铸造合金，根据机械性能分成性能分成4种类型种类型型型:软质，适用于受力小的修复体如嵌体。软质，适用于受力小的修复体如嵌体。型：中等硬度，适用于中等受力的修复体如嵌体、型：中等硬度，适用于中等受力的修复体如嵌体、高嵌体。高嵌体。本讲稿第十三页，共四十四页型：硬质，适用于受力较大的修复体。如型：硬质，适用于受力较大的修复体。如冠、较厚的全冠、短距离固定局部义齿等。冠、较厚的全冠、短距离固定局部义齿等。型：超硬质，适用于受力很大的修复体。型：超硬质，适用于受力很大的修复体。如较薄的全冠、跨度较大的固定局部义齿、如较薄的全冠、跨度较大的固定局部义齿、可摘局部义齿等。可摘局部义齿等。本讲稿第十四页，共四十四页（三）性能（三）性能1.熔化范围熔化范围在合金熔化范围内合金处于固在合金熔化范围内合金处于固-液相共存状液相共存状态，此范围越小，合金处于部分熔化流动态，此范围越小，合金处于部分熔化流动状态时间越短，合金越不易氧化污染。状态时间越短，合金越不易氧化污染。本讲稿第十五页，共四十四页合金的液相线温度决定了铸造过程中蜡型包合金的液相线温度决定了铸造过程中蜡型包埋厚的脱蜡温度、包埋材料的选择和加热方埋厚的脱蜡温度、包埋材料的选择和加热方式。除蜡温度应低于液相线温度式。除蜡温度应低于液相线温度500左右。左右。合金的固相线温度与焊接有关，实际应用中合金的固相线温度与焊接有关，实际应用中只需加热到固相线温度下只需加热到固相线温度下50，以免合金，以免合金局部熔化或变形。局部熔化或变形。本讲稿第十六页，共四十四页2.化学性能：贵金属合金的化学性能稳定，化学性能：贵金属合金的化学性能稳定，抗腐蚀性优良，不易被氧化变色和变质。抗腐蚀性优良，不易被氧化变色和变质。3.铸造性能：铸造收缩较小，铸造后线收缩铸造性能：铸造收缩较小，铸造后线收缩为为1.24%0.1%。本讲稿第十七页，共四十四页在熔铸过程中，合金的收缩可分为三个阶段。在熔铸过程中，合金的收缩可分为三个阶段。第一阶段是液相线以上的液体合金的温度收缩第一阶段是液相线以上的液体合金的温度收缩第二阶段是液相线与固相线之间合金的结晶收缩第二阶段是液相线与固相线之间合金的结晶收缩第三阶段是固相线开始的固体合金的温度降到室温的温第三阶段是固相线开始的固体合金的温度降到室温的温度收缩。度收缩。铸造金合金所致的铸造收缩可通过包埋料的膨胀得铸造金合金所致的铸造收缩可通过包埋料的膨胀得以补偿。以补偿。本讲稿第十八页，共四十四页4.生物学性能：生物学性能良好，对人体无生物学性能：生物学性能良好，对人体无毒，无刺激性。合金对人体的毒性、过敏毒，无刺激性。合金对人体的毒性、过敏性和其他不良反应与释放到口腔中的金属性和其他不良反应与释放到口腔中的金属元素密切相关，还与被释放元素的性质、元素密切相关，还与被释放元素的性质、浓度和暴露时间有关。浓度和暴露时间有关。本讲稿第十九页，共四十四页二、非贵金属铸造合金二、非贵金属铸造合金（一）（一）钴铬和镍铬铸造合金钴铬和镍铬铸造合金1.组成组成合金种类合金种类钴钴镍镍铬铬钼钼钴钴+镍镍+铬铬钴铬合金钴铬合金主要成主要成分分不少于不少于25%不少于不少于4%不少于不少于85%镍铬合金镍铬合金主要成主要成份份不少于不少于20%不少于不少于4%不少于不少于85%本讲稿第二十页，共四十四页钴抗腐蚀性强，可增加合金的强度和硬度。钴抗腐蚀性强，可增加合金的强度和硬度。钴抗腐蚀性强，可增加合金的强度和硬度。钴抗腐蚀性强，可增加合金的强度和硬度。铬可降低合金的熔点并增加抗腐蚀性，含铬量一般不铬可降低合金的熔点并增加抗腐蚀性，含铬量一般不铬可降低合金的熔点并增加抗腐蚀性，含铬量一般不铬可降低合金的熔点并增加抗腐蚀性，含铬量一般不超过超过超过超过30%30%，否则铸造性能差。，否则铸造性能差。，否则铸造性能差。，否则铸造性能差。3%6%3%6%的钼可以提高合金的强度。的钼可以提高合金的强度。的钼可以提高合金的强度。的钼可以提高合金的强度。如果合金中含有铍，则铍的含量不能超过如果合金中含有铍，则铍的含量不能超过如果合金中含有铍，则铍的含量不能超过如果合金中含有铍，则铍的含量不能超过2%2%。硅和镁可改善合金的流动性和铸造性能。硅和镁可改善合金的流动性和铸造性能。本讲稿第二十一页，共四十四页uu碳在合金中几乎全部形成碳化物，碳化物的数量、碳在合金中几乎全部形成碳化物，碳化物的数量、碳在合金中几乎全部形成碳化物，碳化物的数量、碳在合金中几乎全部形成碳化物，碳化物的数量、形态及其大小对合金的机械性能有不同的影响。形态及其大小对合金的机械性能有不同的影响。形态及其大小对合金的机械性能有不同的影响。形态及其大小对合金的机械性能有不同的影响。uu碳化物的数量愈多，合金的强度和硬度愈高，同时碳化物的数量愈多，合金的强度和硬度愈高，同时碳化物的数量愈多，合金的强度和硬度愈高，同时碳化物的数量愈多，合金的强度和硬度愈高，同时塑性和韧性也愈差。塑性和韧性也愈差。塑性和韧性也愈差。塑性和韧性也愈差。uu碳含量高于或低于规定值碳含量高于或低于规定值碳含量高于或低于规定值碳含量高于或低于规定值0.2%0.2%都回影响合金的性都回影响合金的性都回影响合金的性都回影响合金的性能。能。能。能。本讲稿第二十二页，共四十四页2.性能：合金的物理性能与微量元素如碳、钼、性能：合金的物理性能与微量元素如碳、钼、镁、铝等密切相关。镁、铝等密切相关。3.（1）物理性能）物理性能4.熔化温度：熔化温度：在在14001500之间，密度一之间，密度一般在般在78g/cm3，为金合金的为金合金的1/2。本讲稿第二十三页，共四十四页（2）铸造性能）铸造性能铸造收缩较大，铸造后线收缩在铸造收缩较大，铸造后线收缩在2.13%2.24%之间。之间。熔点高，铸造收缩大，需要选用高熔合熔点高，铸造收缩大，需要选用高熔合金铸造包埋材料金铸造包埋材料本讲稿第二十四页，共四十四页（3）机械性能）机械性能应用于局部义齿的铸造贱金属合金的机械性能应用于局部义齿的铸造贱金属合金的机械性能屈服强度屈服强度0.2%永久永久变形变形(MPa)拉伸强度拉伸强度(MPa)延伸率延伸率（%）弹性模量弹性模量(GPa)维氏硬度维氏硬度（kg/mm2）铸造贱金铸造贱金属合金属合金Vitallium6448701.5218380Ticonium7108072.4186340硬化处理硬化处理的局部义的局部义齿进合金齿进合金4805107007605790100220250本讲稿第二十五页，共四十四页3.应用：应用：（1）冠桥铸造合金）冠桥铸造合金（2）口腔金属种植体）口腔金属种植体本讲稿第二十六页，共四十四页熔点高熔点高 高频铸造机高频铸造机铸造收缩大铸造收缩大 高温包埋材料高温包埋材料本讲稿第二十七页，共四十四页（二）铸造钛及钛合金（二）铸造钛及钛合金优良的生物安全性优良的生物安全性良好的抗腐蚀性良好的抗腐蚀性密度低，密度低，X X半阻射性半阻射性化学性能稳定化学性能稳定适当的机械性能适当的机械性能来源丰富、价格便宜来源丰富、价格便宜良好的具有发展前良好的具有发展前途的口腔用非贵金途的口腔用非贵金属铸造材料属铸造材料本讲稿第二十八页，共四十四页1.组成组成商品化纯钛：含商品化纯钛：含99%以上的钛元素和微以上的钛元素和微量的铁、氧、硅、碳、氮和氢等元素。量的铁、氧、硅、碳、氮和氢等元素。钛合金：钛合金：Ti-6Al-4V、Ti-13Cu-4.5Ni、Ti-15V、Ti-20Cu、Ti-30Pd、Ti-Co等。等。本讲稿第二十九页，共四十四页2.性能性能纯钛的密度为纯钛的密度为4.5g/cm3，熔点，熔点1618，线胀系数为，线胀系数为8.5(25)10-6/，弹性模量为弹性模量为108.5（GPa）。）。钛的熔点高，高温时化学活性大，易氧化，钛的熔点高，高温时化学活性大，易氧化，给铸造带来一定困难。给铸造带来一定困难。本讲稿第三十页，共四十四页3.应用应用牙体牙列缺损修复：纯钛冠、桥，局部义牙体牙列缺损修复：纯钛冠、桥，局部义齿和全口义齿的基托。齿和全口义齿的基托。口腔钛种植体口腔钛种植体本讲稿第三十一页，共四十四页三、烤瓷熔附合金三、烤瓷熔附合金金属烤瓷修复体由于兼有陶瓷的美观性和金属烤瓷修复体由于兼有陶瓷的美观性和金属的强度，因此在口腔修复领域的应用金属的强度，因此在口腔修复领域的应用日趋广泛。日趋广泛。本讲稿第三十二页，共四十四页烤瓷熔附金属修复系统的基本要求：烤瓷熔附金属修复系统的基本要求：合金的熔点要高于烤瓷的烧结温度合金的熔点要高于烤瓷的烧结温度熔融的烤瓷必须易于润湿合金熔融的烤瓷必须易于润湿合金金属与烤瓷之间必须结合良好金属与烤瓷之间必须结合良好合金与瓷的线胀系数必须相匹配合金与瓷的线胀系数必须相匹配合金应有足够的硬度和强度合金应有足够的硬度和强度合金及其氧化物不会降低瓷的强度合金及其氧化物不会降低瓷的强度修复体必须具有良好的挠曲性能修复体必须具有良好的挠曲性能合金的可铸造性能良好合金的可铸造性能良好合理的设计合理的设计本讲稿第三十三页，共四十四页（一）（一）合金与烤瓷的结合合金与烤瓷的结合合金与烤瓷的牢固结合是修复成功的关键。合金与烤瓷的牢固结合是修复成功的关键。机械结合机械结合物理结合物理结合压力结合压力结合化学结合化学结合在烤瓷材料的角度已作讲述，现从金属材料在烤瓷材料的角度已作讲述，现从金属材料角度讲述这四种力。角度讲述这四种力。本讲稿第三十四页，共四十四页1.化学结合力化学结合力化学结合力是合金表面氧化化学结合力是合金表面氧化物层与烤瓷成分中氧化物和非晶型玻璃质物层与烤瓷成分中氧化物和非晶型玻璃质反应生成的结合力。这种结合力在合金与反应生成的结合力。这种结合力在合金与烤瓷中起着最大的作用。烤瓷中起着最大的作用。在金合金系中添加微量非贵金属可在表面生成在金合金系中添加微量非贵金属可在表面生成Fe2O3、In2O3和和SnO2等氧化物。等氧化物。本讲稿第三十五页，共四十四页2.机械结合力机械结合力是指熔融的烤瓷流入合金粗糙是指熔融的烤瓷流入合金粗糙表面凹凸部形成机械锁结。但如为了增加这表面凹凸部形成机械锁结。但如为了增加这种结合，人为使合金表面过于粗糙，反而会种结合，人为使合金表面过于粗糙，反而会在界面产生气泡和介入异物而影响结合。在界面产生气泡和介入异物而影响结合。本讲稿第三十六页，共四十四页3.压缩结合力压缩结合力瓷的热胀系数应略小于合金，瓷的热胀系数应略小于合金，这是因为瓷对压缩力的耐受大于对拉伸力这是因为瓷对压缩力的耐受大于对拉伸力的耐受。而且由烧成温度降到室温时，产的耐受。而且由烧成温度降到室温时，产生的压缩力加强了瓷与金属的结合。生的压缩力加强了瓷与金属的结合。本讲稿第三十七页，共四十四页4.范德华力结合力范德华力结合力即分子间引力。这种结即分子间引力。这种结合是分子接近时互相吸引所产生的，合是分子接近时互相吸引所产生的，这这种结合力在合金与烤瓷的结合中起的作种结合力在合金与烤瓷的结合中起的作用较小。用较小。本讲稿第三十八页，共四十四页（二）影响金、瓷结合的相关因素（二）影响金、瓷结合的相关因素1.合金表面氧化膜的厚度合金表面氧化膜的厚度2.烤瓷与合金热胀系数的匹配烤瓷与合金热胀系数的匹配3.合金表面粗化程度合金表面粗化程度4.修复体的正确设计和制作修复体的正确设计和制作0.22m机械结合、化学结合机械结合、化学结合（00.5）1010-6-6K-1本讲稿第三十九页，共四十四页（三）增加合金与烤瓷结合的方法（三）增加合金与烤瓷结合的方法酸侵蚀法酸侵蚀法贵金属贵金属涂布粘接剂涂布粘接剂固位珠法固位珠法电沉积法电沉积法喷涂金属氧化物膜法喷涂金属氧化物膜法等离子喷涂法等离子喷涂法本讲稿第四十页，共四十四页（四）烤瓷熔附金属修复的合金（四）烤瓷熔附金属修复的合金 Au-Pt-PdAu-Pd贵金属合金贵金属合金贵金属合金贵金属合金Au-Pd-AgPd-AgPd-AgPd-CuPd-Cu本讲稿第四十一页，共四十四页Ni-Cr非贵金属合金非贵金属合金Co-CrTi本讲稿第四十二页，共四十四页金属或合金之间的熔接称为焊接。金属或合金之间的熔接称为焊接。用于焊接的合金称为焊接合金。用于焊接的合金称为焊接合金。口腔临床上应用的焊接合金有银焊合金、口腔临床上应用的焊接合金有银焊合金、金焊合金和锡焊合金等。金焊合金和锡焊合金等。第四节第四节焊接与其他合金焊接与其他合金本讲稿第四十三页，共四十四页焊接合金，必须具有以下性能焊接合金，必须具有以下性能焊接合金的成分、强度、色泽等应尽量与被焊的合金焊接合金的成分、强度、色泽等应尽量与被焊的合金相接近相接近焊接合金的熔点必须低于被焊的合金，以低焊接合金的熔点必须低于被焊的合金，以低100为宜为宜焊接合金熔化后流动性大、扩散性高，能均匀到达焊接界面，焊接合金熔化后流动性大、扩散性高，能均匀到达焊接界面，且与被焊接合金牢固结合且与被焊接合金牢固结合焊接合金应有良好的抗腐蚀性和抗玷污性。焊接合金应有良好的抗腐蚀性和抗玷污性。本讲稿第四十四页，共四十四页