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β-钛丝的性能及其临床应用

发布时间:2021-03-20 21:39:22 浏览次数 :

β-钛丝,商品名TMA(titanium-molybde-num alloy),化学组成为79%Ti,11%Mo,6%Zr,4%Sn,是一种最新型的矫治弓丝,用于正畸临床只有十余年。钛于1952年首次被用作材料金属,但早期工业用钛金属材料是纯钛(99.2%Ti),在903℃(1625°F)时,该金属呈六边形密集晶状结构(hexagonal close—packed crystal form)为α钛。在室温下,其屈服强度和弹性模量分别为1.06×10MPa(15.5×103Psi)和3.77×102MPa(55×103Psi),两者比值为0.35×10-2,显示纯钛丝材料的最大弹性回复力仅为不锈钢材料的1/3。第二代钛丝仍以HCP结构为基础,成份为Ti-6AI-4V,为α+β型钛,屈服强度与弹性模量之比为0.87×10-2,比第一代产品多一倍上,但仍然低于不锈钢丝。直至60年代,一种全新的高温处理钛问世。其处理过程为:当冶炼温度超过903℃(1625°F)时,纯钛从HCP结构重新排列为体心立方形框架点阵(body-centred cubic lattice),称为β-钛。当加入钼(Molydcnum)或钴(Columbium)后,室温下钛基台金仍保持β-钛结构,称为β-稳定结构钛(β-stabilized titaniums)。此后,该丝被用作正畸矫治弓丝。本文就β-钛丝的基本特性及其临床应用综合介绍如下。

钛合金丝

1、β-钛丝的一般理化性能

与α+β钛合金比较,β-钛台金具有以下几点特征:① 靠热处理能获得高的强度;② 虽然强度高,但加工性还优越;③ 耐蚀性优良,它在氯化物介质中几乎不受点蚀和应力腐蚀的破坏,其腐蚀疲劳性能也比钢叶片优良。

β-钛丝的一般理化性能为:① 屈服强度(YS):拉仲屈服1.52×102~11.66×l02MPa(95×103~l70×103Psi),弯曲屈服为9.67×2~11.32×l02MPa(141×103~165×103Psi).② 弹性模量(E):拉伸试验为6.49×l04~659×104M Pa(9400×103~9600×103Psi),弯曲试验为5.69×104~8.58×104MPa(8370×103~12500×103Psi)。③ 弹性:13.0×10--3M。① 弹力:6.1F/M3 。

2、β-钛丝的特性及临床应用

2.1 β-钛丝的特性

正畸矫治固其矫治方法不同,对矫治弓丝的性能要求各异。一般地,就优质的矫治弓丝而言,以下三种性能至关重要:① 高弹性回复力,即弓丝大距离弯曲后无永久变形。② 较低的硬度。弓丝硬度应低于不锈钢丝,这样可与托槽相匹配,便于控制弓丝的作用,同时产生轻力。③便于成形。弓丝应便于弯制或形成复杂的形状,如曲等,而不被折裂。β-钛丝基本符合以上三个要求,因而,从矫治角度上讲,β-钛丝的力学性能优于不锈钢丝。

钛镍合金丝

2.2 β-钛丝的临床应用

2.2.1 β-钛丝的弹性横量介于不锈钢丝和镍钛台金丝之间,故β-钛丝的矫治力值低于不锈钢丝而高于镍钛台金丝。由于β-钛丝的弹性模量低于不锈钢丝,用β-钛丝弯制的理想方丝弓明显优于不锈钢丝,当其弯曲度比不锈钢丝的弯曲度大一倍时,仍无永久变形。这使其作用范围增大.既可用于排齐牙齿,又可用于完成弓丝。β-钛丝可产生约同样直径不锈钢丝力值的50%,且可缓慢释放。例如0.457mm×0.635 mm(0.018英时×0.025英时)β-钛丝弯制的第二序列弯曲产生的力值与0.356mm×0.508mm(0.0l4英时×0.020英时)不锈钢丝产生的力值相同,而该型号的β-钛丝与常用0.018系列托槽完全匹配,故能产生控根作用。由于β-钛丝弹性模量小,屈服强度相对较大,具有较好的弹性和较大的弹性形变范围,在临床上则表现为矫治力大小易调节,且在矫治过程中保持相对稳定。Goldberg曾对台金的这一性能进行研究,发现在一定条件下冷加工及热处理均可进一步改善材料的力学性能。在482℃条件下的热处理或机械加工抽丝均可使β-钛丝的屈服强度与弹性模量比值最大,材料的弹性最好(约为不锈钢的1.4~1.8倍)。根据这一特点,临床应用前可对弓丝进行预处理,以取得最佳矫治效果。

2.2.2 β-钛丝具有良好的韧性和成形性,可弯制各种曲及复杂的形状,完成复杂的矫治。经ADA冷弯试验,β-钛丝的成形性与不锈钢丝相同。且弯制后其弹性恢复力不变。Burstone尝试将两根长度各为13mm的片段弓,一为不锈钢丝,另一为β-钛丝,弯制成120°角,将其分别结扎于上、下第一磨牙颊面管与尖牙托槽之间,以竖直尖牙。拆除弓丝后,上颌不锈钢丝产生62°永久变形,而下颌β-钛丝则无变形。此外,Burstone还用β-钛丝弯制正轴簧,张开180°对尖牙产生持续的力以矫活斜轴的尖牙,取得较好疗效。β-钛丝良好的弹性和成形性是其不同于其它矫治弓丝的显著特点。

2.2.3 β-钛丝的焊接问题:β-钛丝可直接点焊附件.如阻滞点、牵引钩、辅助弓丝等均可点焊至β-钛丝上,而使弓丝更适用。值得注意的是:点焊时必需严格控制工作电压,在理想电压下焊接,β-钛丝的性能不会减低。温度过高将使弓丝变脆口。

2.2.4 关于β-钛丝的摩擦力和消毒问题:

Garner和Tidy指出:β-钛丝的摩擦系数比不锈钢丝和钴铬合金丝均高。另有学者对不锈钢丝 钴铬丝、镍钛丝和β-钛丝进行电镜和激光观察,发现β-钛丝的表面最粗糙,故摩擦力最大。进一步的研究表明:在0°转矩0.457mm(0.018英时)托槽沟中,β-钛丝的摩擦力比不锈钢丝、镍钛台金丝大;而在0.559mm(0.022英时)的托槽沟中,β-钛丝的摩擦力与镍钛台金丝相同,但大于不锈钢丝和钴铬台金丝。

纯钛丝

关于β-钛丝的消毒问题.staggers的试验得出:经一次高温消毒,β-钛丝的拉伸强度显著增加,高压消毒和乙醚消毒对其性能无显著影响。

综上所述,β-钛丝是一具有较大矫治潜能的弓丝材料,该弓丝具有较好的弹性、能产生持久而适中的矫活力、成形性好、可焊接辅弓等特性,其综台性能忧于不锈钢丝、镍钛台金丝,临床使用时应注意其持点,合理选用,以取得最佳矫治效果。

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