国产纯钛和Ti-6Al-4V合金铸造性能研究

目的探讨国产纯钛和Ti-6Al-4V合金的铸造性能。方法本研究于2012年9—12月在大连市口腔医院和大连理工大学完成。选择国产纯钛与Ti-6Al-4V合金为2个处理组,进口纯钛为对照组。制作规格为20 mm×20 mm×0.76 mm、具有7×6格栅网的网状蜡型18个;制作直径3.5 mm、长度10 mm的棒状蜡型6个。将2种蜡型随机分配到2个处理组和1个对照组中,每组网状蜡型6个,棒状蜡型2个。所有蜡型经包埋、焙烧、铸造过程最终得到相应的铸件。分别从铸件表面性状、铸流率、内部气孔情况、表面反应层情况等方面评价国产纯钛、Ti-6Al-4V合金与进口纯钛铸造性能的差异。结果 (1)表面性状:进口纯钛组网状铸件表面均无残缺不全,没有缩孔、粘砂及铸造缺陷现象,外观为银灰色;国产纯钛组有2个网状试件表面结构不够完整,Ti-6Al-4V合金组有1个网状试件结构不够完整,所有试件均无缩孔,无明显粘砂,表面呈银灰色。(2)铸流率:国产纯钛、Ti-6Al-4V合金和进口纯钛3种钛材在同等条件下的铸流率分别为95%、94%和100%,进口纯钛比国产纯钛和Ti-6Al-4V合金的铸流率高,差异有统计学意义(χ2=9.28,P<0.05)。(3)内部气孔:X线检查显示,国产纯钛、Ti-6Al-4V合金和进口纯钛3种钛材铸件的内部均有少量小气孔,且都位于铸件的远心端,其大小和数量无明显差别。(4)表面反应层:3种钛材铸件在500倍扫描电镜(SEM)下观察,均可见表面存在大量孔隙,微观结构较为疏松,放大2000倍后可发现大量相互交错的孔隙,形态不规则;表面反应层主要成分线分析结果均显示在表层显微组织结构中除了Ti元素以外,有其他杂质元素存在;表面显微硬度值均随着测量深度的增加而逐渐降低,直至慢慢平缓,提示铸件表面硬度较内部硬度高。结论国产纯钛和Ti-6Al-4V合金的铸流率与进口纯钛有差异,但均符合临床使用的要求。二者铸件内部气孔和表面反应层情况与进口纯钛近似。国产纯钛和Ti-6Al-4V合金在铸造性能方面可以应用于临床。