不同温度环境对正畸镍钛方丝力学性能影响的实验研究

摘要

目的： 在模拟口腔环境下，研究不同温度及冷热循环对五种不同的镍钛方丝力学性能的影响，为临床合理、有效使用镍钛弓丝提供参考。 方法： 选取五种不同的0.016×0.022英寸的镍钛方丝：L&H Titan（A弓丝）、Ormco COPPER Ni-Ti27（B弓丝）、COPPER Ni-Ti35（C弓丝）、COPPER Ni-Ti40（D弓丝）、有研亿金普通型超弹镍钛丝（E弓丝），每组样本量为8根，采用改良部分牙弓托槽弯曲实验装置，粘接自锁托槽并消除倾斜角度及转矩，模拟侧切牙的排齐，在Instron万能材料力学实验机上进行力学性能的检测。分别在25℃、33℃、35.5℃、40℃人工唾液中，将五种镍钛方丝加载挠曲至3mm后卸载，测量镍钛方丝形变量（位移）与弓丝回复力（载荷）。绘制加、卸载的应力-应变曲线，测量卸载至1.5mm的应力值、卸载2.5mm至0.5mm之间的卸载刚度、滞后值及滞后比值。并进行5℃～55℃的冷热循环，观察各镍钛方丝在冷热循环50次、1500次、3000次后上述各项指标的变化。所有结果采用析因设计资料的方差分析法统计分析。 结果： 1.五种镍钛方丝卸载至1.5mm时的应力值都随着湿度的升高而增大，且同种弓丝不同温度之间卸载力值的差异均有统计学意义（P<0.05）；五种镍钛方丝的卸载刚度随温度的升高而增大，但A弓丝在25℃、33℃、35.5℃下的卸载刚度十分接近，无统计学差异，B、C、E弓丝在33℃、35.5℃下的卸载刚度十分接近，无统计学差异，D弓丝在33℃、35.5℃、40℃下的卸载刚度十分接近，无统计学差异；A、C、E弓丝不同温度下的滞后值无显著性差异，B弓丝在35.5℃下滞后值最小，在25℃、33℃、40℃时无统计学意义，D弓丝的滞后值在25℃最小，在33℃最大；五种镍钛弓丝的滞后比值均随着温度的升高而减小。A与D弓丝在不同温度下，卸载刚度及滞后值波动较小。 2.在所有试验温度下，卸载至1.5mm的应力值最小的是D弓丝，最大的为E弓丝，B弓丝仅次于E弓丝；刚度最小的是D弓丝，最大的是B、E弓丝；滞后值最小的是B、C弓丝，最大的是E弓丝；B、E弓丝滞后比值最小，D弓丝最小。 3.在冷热循环试验中，五种镍钛方丝在不同次数冷热循环后卸载至1.5mm的应力值均无统计学差异；冷热循环50次后，A、B、C、E四种弓丝的卸载刚度均有所增大，但50、1500、3000次之间的卸载刚度无统计学差异，D弓丝不同循环次数之间的卸载刚度均无统计学差异；A弓丝不同次数冷热循环后滞后值变化均较小，B、C、D、E弓丝随着循环次数增加，滞后值减小；A、C、E三种弓丝在冷热循环50次后滞后比值减小，但50、1500、3000次之间的滞后比值无统计学差异，B弓丝的滞后比值在3000次冷热循环后最小，未经冷热循环时最大。 结论： 1.五种镍钛方丝表现出不同的力学性能，它们均表现出了临床所需要的超弹性能，且A、C、D三种弓丝同时具备形态记忆功能。 2.五种镍钛方丝力学性能均表现出明显的温度敏感性，其产生的应力值及卸载刚度均随温度的升高而升高，其中B弓丝受温度影响最大，D弓丝及E弓丝受温度影响最小；五种镍钛方丝的滞后比值均随着温度的升高而减小。 3.D弓丝在模拟口腔温度下卸载时的应力值及卸载刚度较小，比较适合在临床上早期使用，以进行早期牙移动的三维控制；B、E两种弓丝卸载时的应力值及卸载度较大，不适合临床早期严重拥挤牙列的排齐。 4.五种弓丝经过冷热循环后，力学性能均有所变化，弓丝弹性有所衰减，但其超弹性及形状记忆功能并未改变，在临床应用中，镍钛方丝可以稳定地使用两个月或更长时间。 5.添加铜元素以及经二步热处理法得到的镍钛方丝的力学性能均较普通超弹镍钛丝优越，加铜及二步热处理是改良镍钛弓丝机械性能的有效手段。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引 言

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3研究目的

第二章材料与方法

第三章结果

3.1 各种弓丝不同温度下加、卸载时应力-应变曲线

3.2相温度下各种弓丝加、卸载时应力-应变曲线

3.3各种弓丝不同温度下卸载至1.5mm应力值

3.4各种弓丝不同温度下卸载刚度

3.5各种弓丝不同温度下滞后值及滞后比值

3.6各种弓丝不同次数冷热循环后加、卸载时应力-应变曲线

3.7各种弓丝不同次数冷热循环后卸载至1.5mm应力值

3.8各种弓丝不同次数冷热循环后卸载刚度

3.9各种弓丝不同次数冷热循环后滞后值及滞后比值

第四章讨论

4.1 镍钛弓丝的基本力学性能

4.1.1镍钛弓丝的超弹性(superelasticity)

4.1.2镍钛弓丝的热弹性(thermoselasticity)

4.1.3镍钛弓丝超弹性与热弹性的相互影响

4.1.4根据相变温度对镍钛弓丝的分类

4.2温度对镍钛弓丝力学性能的影响

4.3滞后与镍钛弓丝机械性能的关系

4.3.1滞后的评估方法

4.3.2不同减小滞后的冶金学处理方法对弓丝性能的影响

4.4冷热循环在本实验中的意义

4.5镍钛弓丝力学性能的研究方法及本研究的实验设计

4.6镍钛弓丝力学性能的临床应用意义

第五章结论

致 谢

参考文献

综述：镍钛合金弓丝的超弹性及热弹性的研究进展

攻读学位期间的研究成果

病例报告