口腔金屬材料

1、口腔金屬材料第1頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二具有良好的物理機(jī)械性能和一定的生物相容性能廣泛用作口腔修復(fù)、正畸、充填和種植等材料。金屬及合金材料第一節(jié) 概 述第2頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二金屬的特性可大致歸納為以下幾點(diǎn)：在溶液中能被電離釋放離子，離子化時形成陽離子如a2+、+、 e3+ 。固體狀態(tài)時呈結(jié)晶，具有金屬光澤。是電和熱的良導(dǎo)體。密度大，不透明。一、 金屬的特性第3頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二塑性變形較大，富有延展性。金屬易被氧化，氧化物多數(shù)顯堿性如Fe2O3。合金化能改變其性能。第4頁，共45頁，20

2、22年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二二、金屬的結(jié)構(gòu)晶體結(jié)點(diǎn) 晶格 晶胞第5頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二金屬晶格的三種常規(guī)結(jié)構(gòu)為體心立方晶格、面心六方晶格和密排六方晶格。體心立方晶格的單位晶胞為正立方體，立方體的8個頂角和1個體心上各有1個原子。屬于這種晶格的類型的金屬有-鐵、鉻、鉬、-鈦等。第6頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二面心六方晶格的單位晶胞也是由8個原子構(gòu)成的立方體，但立方體的六個面心上還各有1個原子。屬于這種晶格類型的金屬有鋁、銅、鎳、銀和金等。密排立方晶格的單位晶胞為六方柱體，原子排列在六方柱體的每個角上和上、下面的中心，在柱體

3、中間還有3個原子，屬于這種晶格類型的金屬有鎂、鋅、鎘和鈹?shù)?。?頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二金屬中的原子以“金屬鍵”的形式結(jié)合。金屬鍵的鍵能較高，依靠金屬鍵足以把這些結(jié)點(diǎn)連接一起形成牢固的金屬結(jié)晶，并在金屬發(fā)生一定變形時不至被破壞。第8頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二三、 金屬的熔融與凝固金屬的結(jié)晶過程分為兩個階段在液態(tài)金屬中產(chǎn)生結(jié)晶微粒 結(jié)晶中心或晶核結(jié)晶中心或晶核成長、增多，直到液體完全消失。液態(tài) 固態(tài)凝固（結(jié)晶）熔 融第9頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二溫度-時間曲線 熔融的純金屬在冷卻時，將溫度隨時間變化的相應(yīng)

4、值記錄下來并繪制成曲線，又稱冷卻曲線。溫度時間ABBCDTfTsTf：熔點(diǎn) 凝固點(diǎn)第10頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二四、合金的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素熔合在一起，具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)。制成合金可以改善金屬性能，目前在口腔臨床應(yīng)用的金屬材料大多數(shù)為合金。概念第11頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二（一） 合金的結(jié)構(gòu)組元：組成合金的獨(dú)立的最基本的單元。可以是金屬元素或非金屬元素，也可以是穩(wěn)定的化合物。例如鐵碳合金中，純鐵和碳都是組元。第12頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二相：合金中化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)

5、和性能相同的部分。相與相之間有明顯的界面。合金的性能是由組成合金的各相的組織結(jié)構(gòu)和性能所決定的，不同的相具有不同的性能。合金相有兩種基本結(jié)構(gòu)類型 固溶體 化合物第13頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二1. 固溶體 一種組元均勻地溶解于另一種組元中所形成的晶體相稱為固溶體。與液體溶液相同，固溶體中也有溶劑和溶質(zhì)之分，保持晶格不變的組元稱為溶劑，晶格消失的組元稱為溶質(zhì)。所以固溶體的晶格就是溶劑的晶格。第14頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二 固溶體由于晶格發(fā)生畸變，增加了位錯運(yùn)動通過的困難，因而合金的抗塑性變形能力提高，而導(dǎo)電性下降。第15頁，共45頁，

6、2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二2化合物 金屬化合物構(gòu)成了合金的晶體相，化合物的元素可由金屬元素組成，也可由金屬元素與非金屬元素組成，如Fe3C。第16頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二 化合物不能單獨(dú)構(gòu)成合金，只能作為組元彌散地分布在固溶體或純金屬元素中提高合金的塑性變形抗力和抗磨性改善合金的機(jī)械性能和熱處理性能單一化合物一般硬而脆不能單獨(dú)使用第17頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二（二） 合金的性質(zhì)合金的性質(zhì)與純金屬的差別：1熔點(diǎn)與凝固點(diǎn) 純金屬的熔點(diǎn)與凝固點(diǎn)為恒定不變的溫度且兩點(diǎn)溫度相同。合金開始熔化與最后完全熔化的溫度相差很大，在凝

7、固時亦然。合金的熔點(diǎn)一般較凝固點(diǎn)為低。第18頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二2延性、展性、韌性 合金的延性及展性一般均較所組成的金屬為低，而韌性則增高。3. 硬度 合金的硬度較其所組成的純金屬為高。金屬與合金熱處理后均可改變其原有硬度。第19頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二4. 傳導(dǎo)性 包括導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。金屬及合金均具有傳導(dǎo)性。但合金的傳導(dǎo)性一般均較原有金屬差，其中尤以導(dǎo)電性減弱更為明顯。5. 色澤 合金的色澤與所組成金屬有關(guān)。第20頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二6腐蝕性 金屬及合金由于周圍介質(zhì)對它的化學(xué)作用而發(fā)生的破壞

8、稱為腐蝕。純金屬一般不易被腐蝕，對合金的腐蝕則視其結(jié)構(gòu)及組成不同而各異。在合金中加入一定量的抗腐蝕元素如鉻等，可提高抗腐蝕性，不銹鋼等均屬于此類。第21頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二四、 金屬的形變應(yīng)力和應(yīng)變：當(dāng)材料受到外力作用時，材料內(nèi)部所產(chǎn)生的與外力大小相同而方向相反的抗力，稱為應(yīng)力。此時在材料內(nèi)部原子間產(chǎn)生的距離變化稱為應(yīng)變。彈性形變：當(dāng)應(yīng)力小時，材料可產(chǎn)生與原來外形不一致現(xiàn)象。當(dāng)除去負(fù)何后，材料就可以恢復(fù)原來形狀，稱為彈性形變。第22頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二塑性形變：當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某種限度，除去負(fù)荷，材料不能完全恢復(fù)原形而產(chǎn)生永久變

9、形時，這種永久性變形稱為塑性形變。金屬的塑性形變的基本特征是晶格內(nèi)平面產(chǎn)生滑移，并伴晶粒間的移動和轉(zhuǎn)動（即晶間變形）。室溫條件下金屬材料的塑性形變也稱冷加工。第23頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二強(qiáng)度：金屬材料在靜外力作用下抵抗破壞和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。第24頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二五、 金屬的冷加工與熱處理（一）冷加工金屬在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的變形加工稱為冷加工。一般通過鍛造、沖壓、軋制、擠壓和拉拔等加工過程，使金屬產(chǎn)生塑性形變。第25頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二冷加工導(dǎo)致金屬內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)變硬化硬度、強(qiáng)度、彈性

10、和磁性增加延展性、韌性和抗腐蝕性降低微觀來看，晶體內(nèi)部晶粒破碎，晶格畸變嚴(yán)重，位錯大量增加。上述金屬在塑性形變后的組織結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，具有趨于結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定的狀態(tài)。第26頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二（二）熱處理加熱使金屬的溫度升高，原子活動能力增大，可使結(jié)構(gòu)還原。這種對金屬加熱處理的方法稱為熱處理。第27頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二1熱處理的結(jié)構(gòu)變化 回復(fù) 再結(jié)晶 晶粒長大第28頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二變形晶體內(nèi)晶格畸變逐漸縮小的過程，可使變形金屬的內(nèi)應(yīng)力下降，所需溫度較低。進(jìn)一步升高溫度后，原子重新進(jìn)行排列，

11、金屬內(nèi)部出現(xiàn)等軸晶粒代替舊的變形晶粒的現(xiàn)象?；貜?fù)再結(jié)晶第29頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二再結(jié)晶后，晶粒內(nèi)的晶格畸變消失，沒有殘存的內(nèi)應(yīng)力，位錯數(shù)量顯著減少，金屬強(qiáng)度和硬度下降，塑性增加。再結(jié)晶溫度與金屬的純度、原始晶粒大小、加熱時間及塑性形變的程度有關(guān)。第30頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二 溫度繼續(xù)升高或保溫時間延長，則使晶?；ハ嗤滩⒍L大，在高于再結(jié)晶溫度下進(jìn)行加工時，晶格也會產(chǎn)生滑移和塑性形變，但不產(chǎn)生應(yīng)變硬化，這種塑性形變稱為熱加工，反而導(dǎo)致金屬機(jī)械性能下降。晶粒長大第31頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二2熱處

12、理的方法 根據(jù)需要可將金屬在固態(tài)下進(jìn)行加溫、保溫和用不同的冷卻方式進(jìn)行例如鋼的熱處理可分為退火、正火、淬火、回火和表面熱處理等5種方法?？谇豢瞥Ｓ玫挠熊浕療崽幚怼⒂不療崽幚砗拖龖?yīng)力熱處理。第32頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二六、 金屬的成形法鍛造電鑄粉末冶金鑄造金屬成形法第33頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二(1)鑄造：將熔化的金屬或合金澆注到預(yù)先制成的鑄型中成為鑄件的過程稱為鑄造。 臨床常用的失蠟澆注法，可獲得高精度的修復(fù)體。第34頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二(2) 鍛造：金屬或合金在再結(jié)晶溫度以下通過外力（拉、

13、壓、錘等）而產(chǎn)生的塑性形變稱為鍛造。臨床常用的不銹鋼絲、鎳鉻合金片等均是鍛造而成。第35頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二粉末冶金：指金屬粉末經(jīng)加壓成形，通過燒結(jié)以提高強(qiáng)度。電鑄：指利用電解過程，在導(dǎo)電性物質(zhì)上鍍上所需金屬。第36頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二鑄造和鍛造均為口腔臨床常用的金屬成形法，而粉末冶金和電鑄法尚處于研究階段。電鑄可以用于金沉積冠的制作，適合性好。第37頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二八、 金屬的腐蝕與防腐蝕 金屬的腐蝕到處可見，全世界有10%的金屬制件是因腐蝕而被損壞的。若用于口腔臨床的金屬材料被腐

14、蝕，不但使機(jī)械性能下降，還可能給人體帶來危害。因此了解金屬的腐蝕和采取合理的防腐蝕措施顯得非常重要。第38頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二（一） 金屬的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。1.化學(xué)腐蝕 化學(xué)腐蝕指金屬和周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用使金屬損壞的現(xiàn)象。這類腐蝕的化學(xué)反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，其結(jié)果是金屬表面生成氧化物等。第39頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二金屬腐蝕的發(fā)生程度取決于腐蝕產(chǎn)物（氧化膜）的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。致密、穩(wěn)定的氧化膜形成后，腐蝕速度會明顯減慢，如鉻、鋁等元素形成的氧化膜緊密穩(wěn)定。若氧化膜的結(jié)構(gòu)疏松，則腐蝕速度加快，并向內(nèi)層擴(kuò)展，如鐵

15、的氧化膜疏松，則容易被腐蝕。第40頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二2.電化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕即為金屬與電解質(zhì)溶液相接觸，形成原電池而發(fā)生的腐蝕損壞現(xiàn)象。在腐蝕過程中必然伴有電流產(chǎn)生。金屬的電化學(xué)腐蝕普遍存在。如船舶在海水中的腐蝕、潮濕空氣中的金屬被腐蝕以及各種酸、堿或鹽水溶液中金屬的腐蝕等。第41頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二口腔內(nèi)合金的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，因口腔內(nèi)唾液是稀的電解質(zhì)溶液，攝取的食物中可能含有大量的弱酸、弱堿性物質(zhì)和鹽類，停留于牙間的食物殘屑分解而發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸等均可構(gòu)成原電池而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。若在牙科用合金內(nèi)有兩種不同組成的合金相并存，則可形成原電池。第42頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二電流從電極電位高的合金相流向電極電位低的合金相，使電極電位低的合金相不斷溶解而腐蝕；不同金屬或合金的接觸也可形成原電池?？谇粌?nèi)兩種不同合金的修復(fù)體相接觸時就會形成原電池。電極電位低的合金形成正離子而被腐蝕，兩種合金間的電位差愈大，則電流愈大，腐蝕愈快。第43頁，共45頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)17分，星期二應(yīng)力腐蝕也可形成原電池，由于冷加工而致金屬內(nèi)部的殘余應(yīng)力及鑄造金屬的晶粒內(nèi)原子