Nd-YAG激光轟擊處理純鈦表面對鈦-瓷結合強度影響的實驗研究.pdf

1、目的:觀察Nd∶YAG激光轟擊處理純鈦表面對純鈦表面形貌、理化性能的影響，探討Nd∶YAG激光處理純鈦表面對鈦瓷結合強度的影響。
　　方法:用線切割機將TA2鈦板切割成規(guī)格為25mm×3mm×0.6mm的試件共33個，烤瓷面用240＃、400＃、800＃、1000＃碳化硅砂紙逐級打磨后，得到規(guī)格為25mm×3mm×0.5mm的標準試件。將打磨后的鈦片隨機均分為3組，A組為噴砂組，B組為激光轟擊15s組，C組為激光轟擊30s組，分別

2、進行以下處理:噴砂組(A)，用直徑為120μm的Al2O3顆粒進行噴砂，距離試件表面10mm，噴砂壓力為2bar，噴砂角度為45°;激光轟擊15秒組(B)，用波長為1064nm的Nd∶YAG激光對鈦表面進行均勻轟擊，電流為20A，轟擊次數(shù)為1次，時間為15s;激光轟擊30秒組(C），以Nd∶YAG激光對鈦表面進行均勻轟擊，電流為20A，轟擊次數(shù)為2次，時間為30s。表面處理完成后，測量各組鈦片的表面粗糙度值和金屬-蒸餾水表面接觸角，每組

3、隨機抽取一片試樣進行掃面電鏡觀察和能譜分析。按ISO9693三點彎曲測試的標準統(tǒng)一進行烤瓷，烤瓷層由0.2mm黏結瓷、遮色瓷0.2mm、牙本質(zhì)瓷0.6mm組成，所有烤瓷程序由同1人完成?？敬赏瓿珊?，每組隨機抽取一片鈦瓷試樣用掃描電鏡觀察鈦瓷結合面組織形貌。各組剩余烤瓷試件通過萬能材料試驗機檢測鈦瓷結合強度并進行統(tǒng)計學分析，掃描電鏡觀察鈦瓷分離面的表面形貌和能譜分析。
　　結果:三組試樣鈦表面粗糙度和表面接觸角有顯著差異(p＜0.0

4、5)。掃面電鏡顯示:噴砂組鈦樣可見不規(guī)則粗糙表面，鈦表面呈現(xiàn)細窄的溝壑和尖銳的棱角;激光轟擊15s組試樣可見規(guī)律的凹陷狀粗糙表面，熔融狀的鈦形成規(guī)律的波紋狀，邊緣圓鈍，無細窄的溝壑及尖銳的棱角;激光轟擊30s組試樣表面形貌與激光轟擊15s組相似，可見規(guī)律的凹陷狀粗糙表面，熔融狀的鈦形成規(guī)律的波紋狀，激光轟擊30s組鈦表面凹陷比激光轟擊15s組更明顯。鈦表面能譜分析顯示:噴砂組試件表面含有Ti，O元素和Al元素，B、C組試件表面只有Ti元

5、素。鈦瓷結合面掃面電鏡顯示:噴砂組鈦瓷邊界疏松，存在約寬1.5～3μm的微裂隙，烤瓷界面存在大量氣泡;激光轟擊15s組鈦瓷結合邊界可見均勻凹凸狀，鈦瓷結合緊密，相互嵌合，未見裂隙，烤瓷界面可見氣泡生成，氣泡直徑大小不一;激光轟擊30s組鈦瓷結合面見均勻凹凸狀，鈦瓷結合緊密，相互嵌合，未見裂隙，烤瓷界面見少量氣泡，氣泡數(shù)量較少，直徑較小。三組鈦瓷三點彎曲結合強度測試結果分別為:24.18±2.71MPa、27.97±2.19MPa、31.