一種高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲，其特征在于，該牙弓絲的名義化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為Mo11%、Nb3%、Zr5%、Sn4%，余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明牙弓絲的生物相容性良好，抗拉強(qiáng)度高，彈性模量低，具有寬泛的彈性范圍和良好的回彈性；并且其矯治力比不銹鋼絲低，但比鎳鈦合金絲高，彈性模量?jī)H及不銹鋼絲的1/4～1/3，具有比不銹鋼絲更寬的彈性范圍和矯治位移范圍。利用本發(fā)明牙弓絲能夠獲得穩(wěn)定溫和的矯治力和持久緩和的位移，無(wú)需或很少更換矯形絲即可實(shí)現(xiàn)牙齒的較大位移。
【專利說(shuō)明】一種高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于口腔科牙齒矯形器械【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲。
【背景技術(shù)】
[0002]牙齒畸形普遍存在，牙齒正畸可以起到美觀、減少牙齒疾病等作用，正日益愛到人們的重視。牙齒正畸是通過牙齒移動(dòng)(位移)達(dá)到牙齒畸形矯治的目的，使得牙齒排列整齊、上下對(duì)位、減少和避免牙齒松動(dòng)。目前用于牙齒矯形的金屬絲(牙齒矯形絲，也叫牙弓絲)主要是鎳鈦合金絲和奧氏體不銹鋼絲。鎳鈦合金絲具有形狀記憶和超彈性的特性，矯治力柔和持久，位移范圍寬，是目前最為廣泛使用的牙弓絲。不銹鋼矯形絲彈性范圍小，矯治力比較大，矯治位移小。這兩類矯形絲在矯治的不同階段使用，互為補(bǔ)充。然而，無(wú)論是不銹鋼絲還是鎳鈦合金絲，都存在有害金屬鎳的危害，牙弓絲也需要經(jīng)常更換調(diào)整。
[0003]鈦及鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、無(wú)磁性的特點(diǎn)，在矯形外科、齒科領(lǐng)域已廣泛使用。然而截至目前，尚未發(fā)現(xiàn)一種具有低彈性模量、較高的拉伸強(qiáng)度以及良好塑性，從而能夠提供牙齒矯形需要的持久溫和矯治力，且滿足牙齒中長(zhǎng)期矯形需要的位移量的鈦合金牙弓絲見諸報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲。該牙弓絲的生物相容性良好，抗拉強(qiáng)度高達(dá)lOOOMPa，彈性模量低至50GPa，具有寬泛的彈性范圍和良好的回彈性；并且其矯治力比不銹鋼絲低，但比鎳鈦合金絲高，彈性模量?jī)H及不銹鋼絲的1/4~1/3，具有比不銹鋼絲更寬的彈性范圍和矯治位移范圍。利用本發(fā)明牙弓絲能夠獲得穩(wěn)定溫和的矯治力和持久緩和的位移，無(wú)需或很少更換矯形絲即可實(shí)現(xiàn)牙齒的較大位移，作為不銹鋼牙弓絲的替補(bǔ)和對(duì)鎳鈦牙弓絲的補(bǔ)充具有很好的應(yīng)用前景。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲，其特征在于，該牙弓絲的名義化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)Moll%，Nb3%, Zr5%,Sn4%，余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)；所述高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲是指該牙弓絲在25°C室溫條件下的抗拉強(qiáng)度為lOOOMPa，彈性模量為50GPa。
[0006]上述的一種高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲，其特征在于，該牙弓絲的橫截面形狀為圓形或矩形。
[0007]本發(fā)明亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲的制造方法為常規(guī)鈦合金牙弓絲的制造方法:首先按照亞穩(wěn)β鈦合金的名義化學(xué)成分T1-llMo-3Nb-5Zr_4Sn進(jìn)行原料的稱取，混合均勻后壓制成熔煉電極，將熔煉電極進(jìn)行兩次真空自耗電弧熔煉獲得合金錠，然后按常規(guī)工藝將合金錠依次經(jīng)開坯鍛造、反復(fù)鐓拔鍛造、熱軋和拉拔加工，得到牙弓絲絲材，最后進(jìn)行定型熱處理，最終得到具有優(yōu)良彈性和矯形能力的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲產(chǎn)品。[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、本發(fā)明的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲與不銹鋼和鎳鈦牙弓絲相比，具有更好的生物相容性，不含對(duì)人體構(gòu)成危害的鎳、銅、釩、鉻、鋁等合金元素，在口腔環(huán)境中無(wú)腐蝕性，無(wú)過敏性，持久耐用，安全、可靠。
[0010]2、本發(fā)明的亞穩(wěn)β鈦合金軋制棒在經(jīng)固溶退火后具有近SOOMPa的室溫抗拉強(qiáng)度和低至50GPa的拉伸彈性模量，塑性延伸率超過30%，面縮率超過50%。
[0011]3、本發(fā)明的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲與現(xiàn)有的奧氏體不銹鋼牙弓絲相比，彈性模量?jī)H有不銹鋼牙弓絲(180GPa~200GPa)的近1/4~1/3，彈性回縮范圍更大，能夠在比不銹鋼牙弓絲更寬泛的范圍內(nèi)獲得牙齒的位移，在牙齒矯治過程中更少調(diào)整或更換牙弓絲，從而減少矯治時(shí)間和費(fèi)用。
[0012]4、本發(fā)明的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲與現(xiàn)有的奧氏體不銹鋼牙弓絲相比，具有1000MPa的抗拉強(qiáng)度，比不銹鋼牙弓絲1600MPa~2000MPa的拉伸強(qiáng)度低很多，從而能夠很好地避免由于不銹鋼牙弓絲較大的矯治力引起的牙周膜損壞和牙槽骨吸收。
[0013]5、本發(fā)明的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲與現(xiàn)有的鎳鈦牙弓絲相比，比鎳鈦牙弓絲300MPa~500MPa的抗拉強(qiáng)度高，矯治力強(qiáng)度適中，能夠針對(duì)不同的人群和牙齒畸形程度，通過改變牙弓絲的截面形狀和面積，獲得適當(dāng)?shù)某C治力和位移程度。
[0014]綜上，本發(fā)明針對(duì)臨床現(xiàn)有牙科鎳鈦合金絲和奧氏體不銹鋼絲這兩種常見正畸弓絲技術(shù)的不足，提供一種具有良好的生物相容性、較低的彈性模量和較高強(qiáng)度的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲。該鈦合金牙弓絲具有更低的彈性模量，更寬的彈性范圍和良好的回彈性。這種鈦合金牙弓絲的矯治力 比不銹鋼絲低，但比鎳鈦合金絲高，彈性模量?jī)H及不銹鋼絲的1/4~1/3，具有比不銹鋼絲更寬的彈性范圍和矯治位移范圍。使用這種牙齒矯形絲，可以獲得穩(wěn)定溫和的矯治力和持久緩和的位移，無(wú)需或很少更換矯形絲即可實(shí)現(xiàn)牙齒的較大位移。
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲的名義化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為:Moll%，Nb3%,Zr5%，Sn4%，余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)。
[0017]本發(fā)明亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲的制造方法為:首先按照亞穩(wěn)β鈦合金的名義化學(xué)成分T1-llMo-3Nb-5Zr-4Sn進(jìn)行原料的稱取，混合均勻后壓制成熔煉電極，將熔煉電極進(jìn)行兩次真空自耗電弧熔煉獲得合金錠，然后按常規(guī)工藝將合金錠經(jīng)開坯鍛造和反復(fù)鐓拔鍛造得到合金棒材，之后將合金棒進(jìn)行熱軋和拉拔加工，得到牙弓絲絲材，最后進(jìn)行定型熱處理，最終得到具有優(yōu)良彈性和矯形能力的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲產(chǎn)品。
[0018]將本發(fā)明合金棒材于780°C固溶退火30min后空冷，然后測(cè)試固溶退火后的合金棒材在25°C室溫條件下的抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度Rp0.2、塑性延伸率A、面縮率Z和彈性模量E，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。本發(fā)明亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲產(chǎn)品在25°C室溫條件下的力學(xué)性能(測(cè)量標(biāo)距100mm)測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。
[0019]表1本發(fā)明亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲的力學(xué)性能數(shù)據(jù)
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲，其特征在于，該牙弓絲的名義化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為:Moll%，Nb3%, Zr5%，Sn4%，余量為鈦和不可避免的雜質(zhì)；所述高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲是指該牙弓絲在25°C室溫條件下的抗拉強(qiáng)度為lOOOMPa，彈性模量為50GPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度低模量的亞穩(wěn)β鈦合金牙弓絲，其特征在于，該牙弓絲的橫截面形狀為圓形或矩形`。
【文檔編號(hào)】C22C14/00GK103627929SQ201310676848
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】牛金龍, 于振濤, 余森, 麻西群, 賀新杰, 劉少輝, 張亞峰, 韓建業(yè), 皇甫強(qiáng), 袁思波 申請(qǐng)人:西北有色金屬研究院