摘要】　目的　探讨不同条件下牙科激光焊钛的机械性能。方法　采用国产Nd-YAG 激光器在不同激光能量条件下分别焊接TA2和Ti-6Al-4V，利用Instron万能拉伸实验机测定其拉伸负荷、0.2%屈服负荷及伸长量，做断口扫描电镜分析，测定焊接区的维氏显微硬度。还测定了试件在人工唾液中浸蚀后焊缝的机械性能。结果　激光焊接接头的强度与材料、电压以及材料和电压的结合均有关系。灯电压为700～750V时，TA2的焊接接头强度可达到母材，灯电压为750V时，Ti-6Al-4V焊接接头的机械强度与母材相当。在人工唾液中浸蚀前后焊缝的机械性能无明显变化。结论　激光焊钛热影响区小，在唾液中耐蚀性强。激光能量为19～20J/P时焊接接头的强度可满足临床需要。

　　钛及钛合金由于优异的生物相容性，良好的耐腐蚀性和综合物理-机械性能，在牙科得

　　随着钛在牙科的应用，牙科焊钛的研究显得尤为重要。尽管焊钛的方法已较多，包括电阻焊、等离子焊、钨极氩弧焊等［1,2］，近几年国外学者在牙科焊钛方面也进行了一些研究［3］，但结果不尽相同。牙科焊钛的最佳方法、方式尚无定论，国内在此方面尚未见报道。

　　本项实验利用国产Nd-YAG激光器焊接钛，将焊接后钛的机械性能与母材进行比较，旨在为临床应用提供参考。

　　材料和方法

　　一、材料及试件制备

　　所用钛材为Ⅱ型纯钛(TA2)和钛6铝4钒(Ti-6Al-4V)，由西北有色金属研究院提供，其成分见表1。将材料机械加工成图1所示规格，以符合测试及临床要求。

表1　两种材料的化学成分(含量%)

注：符合GB3620-83

单位：mm

1　试件的规格示意

　　二、实验方法

　　1.机械性能测试：

　　(1)试件分组：依照图1标准，将2种钛材各加工35个试件，均分为7组。对照组试件中间未断开。焊接组均为6组，分别在550V、600V、650V、700V、750V、800V灯电压下焊接，每组完成的焊接试件均为5个。焊接部位如图1所示。　　(2)焊接条件： Nd-YAG激光器(中国电子工业部11所研制)，脉宽为4ms，频率为4Hz，波长为1.06μm；调节灯电压以控制输出能量，750V时为20J/P，800V时为21J/P。通过观察显示器调节焦距，光斑直径为1mm，离焦量为1mm。通氩气的导管内径为5mm，导管口为斜面状，导管与焊速的反方向成30°角，与焊接面的距离为15mm，氩气流量为8.3×10-4 m3/s。采用重叠方式进行焊接，焊接时工件转动，激光正面入射，焊接速度为2mm/s，焊接重叠率为50%并重复焊接一次。试件焊接前用无水乙醇超声清洗10min，再用蒸馏水超声清洗10min。

　　(3)机械性能测试：将试件在Instron万能拉伸试验机(model 1185， England)上作拉伸试验，求其拉伸负荷、0.2%屈服负荷和伸长量，工作区的长度为10mm。依照GB228-87标准，屈服前拉伸速度为2mm/ min，屈服后为5mm/min。所得结果用方差分析和t检验进行统计学处理。

　　2.扫描电镜观察： 每组选一个试件，用PSEM-500X扫描电子显微镜(Philips Holland)作焊接断口观察。

　　3. 显微硬度测试： 每组任选一个试件，用聚乙烯聚合树脂包埋、纵断、磨光，在显微硬度测试仪(Akashi，Japan)上测试焊接区的维氏显微硬度。所加负荷为200g，持续时间30s，距焊缝中心的距离分别为0.1、0.3、0.5、0.8、1.0、3.0、5.0，7.0及10mm。

　　4.离子释放速率及机械性能测试： 将TA2和Ti-6Al-4V加工成图1所示规格，分为4组即TA2组、激光焊接TA2组、Ti-6Al-4V组、激光焊接Ti-6Al-4V组，每组均有5个试件。激光焊接灯电压为750V，其它参数同前。

　　将各组试件分别浸入依ISO标准(ISO/TR 10271:1993)配制的100 ml人工唾液中，密封放入37℃恒温水浴箱(S648型，上海医疗器械七厂)中。90天后用原子吸收光谱仪(WFX-IE2， USA)测定浸泡液中的Ti离子浓度；在Instron万能拉伸试验机上测定试件的拉伸负荷与0.2%屈服负荷。