合金的循环疲劳特性用于牙科植入物中的应用

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 材料工程 材料工程 材料工程
• 整形外科的植入物技术技术

背景情况:

• 合金对于牙科和骨科植入物至关重要,因为它们的生物相容性和机械性能.
• 了解植入物材料的循环疲劳行为对于预测长期临床性能和预防植入物失败至关重要.
• 商业纯 (Cp-Ti) 广泛使用,但像Ti-6Al-4V和Ti-6Al-7Nb这样的合金具有潜在的增强机械特性.

研究的目的:

• 研究和比较Ti-6Al-4V和Ti-6Al-7Nb合金与商业纯 (Cp-Ti) 的循环疲劳性能,以作为植入物材料的潜在用途.
• 根据ISO 14801:2016标准,根据静态和周期性负载条件评估屈服力.
• 分析循环疲劳测试后的微观结构变化和故障机制.

主要方法:

• -6Al-4V,-6Al-7Nb和Cp-Ti (等级4) 的圆柱体样本 (直径为3.0毫米) 用粗的表面 (喷砂和酸蚀刻) 准备.
• 使用通用测试机器 (n=5每种合金) 确定静态屈服力 (YS).
• 循环屈服力 (YC) 用循环负荷 (10 Hz, 10^6 循环,每种合金n=20) 下的楼梯方法测量,按照ISO 14801:2016,随后对横截面进行显微镜检查.

主要成果:

• 对于Ti-6Al-4V,静态收益力 (YS) 为1463N±93N,而对于Ti-6Al-7Nb则为1405N±79N.
• 对于Ti-6Al-4V,周期性收益力 (YC) 为870 N±58 N,而对于Ti-6Al-7Nb,则为853 N±202 N.
• 两种Ti-6Al-4V和Ti-6Al-7Nb均表现出显著更高的YC值 (约. 900 N) 与Cp-Ti (大约约) 相比. 700N),表示优越的疲劳耐受性. 对于合金,YC值大约比YS值低40%.

结论:

• 与商业纯度的4级相比,Ti-6Al-4V和Ti-6Al-7Nb具有优越的循环疲劳抵抗力,这使得它们成为承载性植入物应用的有希望的候选者.
• 这些合金的循环屈服力大大高于Cp-Ti,这表明在重复加载条件下具有更好的耐久性.
• 显微镜分析证实了与疲劳相关的故障,强调了循环测试在长期植入物应用中的材料选择的重要性.