钛的基本知识及在牙科铸造修复体中的应用
    钛在地球中的蕴藏量列第九位。而作为金属元素，仅次于铝、铁、镁，居第四位。1791年，英国人Gregor最先发现钛这种元素，并以古希腊的泰坦神命名，其含义是金属中的巨人。但该元素与氧、氮、碳有极强的亲和性，易氧化，不易提炼，作为金属元素被单独分离出来是在20世纪。由于钛具有比重轻，比强度高，耐腐蚀性强及生物相容性好等优点，已被广用于航天、航空、电力、石油化工、通迅、轻工、医疗等领域中。
    牙科领域从60年代开始使用纯钛制作种植体的人造牙根部分，70年代用于矫治牙列不齐的矫治丝，80年代初发展了冠、桥及义齿支架的铸造技术。同时，由于钛铸件易产生缺陷而发明了牙科用焊接机。到90年代钛及钛合金在牙科领域中的应用越来越普及。
    第四军医大学与洛阳轻工通用机械厂从1993年起联合研制牙科铸钛机，1995年开发出我国第一台牙科用铸钛机，为我国开展牙科铸钛技术创造了有利的条件。而且我国的钛及钛合金价格便宜，每千克纯钛仅为钴—铬合金价格的1／3，因而可以看到钛及钛合金铸造修复体(Castable Ti and Ti Al—loy Prosthesis)在牙科应用的广阔前景。
    9．1．1钛及钛合金的理化性能
  9．1．1．1纯钛
    纯钛的外观为银白色。根据氢、氧、氮、铁等杂质的含量不同，纯钛分为三类：TAl的含量<0．4％，TA2的含量<0．5％，TA3的含量<0．68％。熔点为1668℃，高于目前牙科用高熔合金的熔点。其结晶构状低温状态时(<885℃)为稳定稠密的六方晶体，在高温状态下(>885℃)则变为空心立方晶体。比重为4．5g／cm3，无磁性，热膨胀系数为9．0X10—6cm／℃，室温状态其抗拉强度为33．6—67，2kg／mmz，延展性为24．5％一59．5％，挤压强度为40％一55％，硬度(HV)100—150。铸造收缩率为1．75％，是目前牙科用高熔合金中收缩率最小的一种。化学性质稳定，具有极佳的耐腐蚀性，与骨组织有很好的相容性，细胞毒性仅次于TO。牙科铸造修复体主要使用TA2。
    9．1．1．2钛合金
    目前，牙科领域所研制的钛合金达30余种，因受各种因素的影响，真正用于牙科领域中的钛合金种类却极少。在日本，只有Ti—6Al—4V通过了厚生省的批准被用于牙科。在我国，牙科领域中所用的钛合金种类有Ti—6Al—4V，Ti75。开发合金化钛的目的是为了克服纯钛在制作铸造支架过程中的缺点，以提高其强度、硬度及弹性。
    Ti75是西北有色金属研究院研制的新型结构钛合金，不含有害元素V，而且A1含量仅为Ti—6Al—4V中A1含量的1／2，具有中强度、高韧性的特点。其耐腐蚀、抗疲劳性能均优于Ti—6AI—4V。试验结果显示，其细胞毒性与纯钛相似，组织皮下埋植试验无肿胀、渗血及材料排斥反应，生物相容性好，是较理想的局部义齿支架铸造材料。
    Ti—6Al—4V合金的细胞毒性及生物相容性试验结果均与纯钛相似。但其抗冲击性、抗断裂韧性、抗疲劳性与Ti75相比均较低，但抗变形能力优于Ti75。试验结果显示，Ti—6Al—4V的流铸性能较纯钛差。
    9．1．2钛及钛合金铸造时的流铸性特点
    钛及钛合金由于熔点高、易发生铸造缺陷，欲获得符合要求的铸件，掌握其在铸造时的流动性及凝固过程是非常重要的。渡边孝一等人对此进行了X光检测和标识元素熔解法等系统研究。方法是用厚度1．4mm和0．45mm的蜡片制做出20mmX23mm的板状试件，用厚度为0．9mm带有圆孔状蜡网制作成25mmX25mm的蜡网试件，分别安插直径为2．5mm，长度为6mm的蜡线做铸道，每个铸型中放置上述试件各一个，并在各铸道中插入直径为0．3mm的铂丝后进行包埋，烘烤焙烧后，分别使用纯钛和Ti—6Al—4V进行铸造。铸造后铸件酸洗，X光进行缺陷检测。其结果显示：1．4mm厚度的纯钛及钛合金铸板，外观无任何缺陷，但内部缺陷程度钛合金明显高于纯钛。0．45mm厚度的纯钛及钛合金铸板外观均显示铸造不全，钛合金的铸造不全率及内部缺陷率均高于纯钛。0．9mm厚度的纯钛及钛合金铸网外观均显示为铸造不全，但钛合金的铸造不全率明显高于纯钛。在标识元素方面显示结果来看，1．40mm厚度的纯钛和钛合金铸板两者无明显差异，均为F型方式。0．45mm厚度的纯钛及钛合金铸板均显示为W型的充型方式，但钛合金所形成的凝固层明显厚于纯钛。由此可指出：钛及钛合金的液态金属流铸形式不同于现用的其它牙用合金，是在向型腔内铸人同时即形成凝固层，因而铸件的熔模不宜做得太薄，以防止铸造不全。0．9mm厚度的纯钛及钛合金铸网方面均显示为B型的充型方式，标识元素铂丝均未被完全熔化。通过对铸网的放大观察显示，钛合金的溶液中含有凝固粒子，铸造性能不如纯钛是由于其粘性系数大所致。

责任编辑：姚红祥