[发明专利]一种高强度低模量的亚稳β钛合金牙弓丝

说明书

技术领域

本发明属于口腔科牙齿矫形器械技术领域，具体涉及一种具有高强度低模量的亚稳β钛合金牙弓丝。

背景技术

牙齿畸形普遍存在，牙齿正畸可以起到美观、减少牙齿疾病等作用，正日益爱到人们的重视。牙齿正畸是通过牙齿移动（位移）达到牙齿畸形矫治的目的，使得牙齿排列整齐、上下对位、减少和避免牙齿松动。目前用于牙齿矫形的金属丝（牙齿矫形丝，也叫牙弓丝）主要是镍钛合金丝和奥氏体不锈钢丝。镍钛合金丝具有形状记忆和超弹性的特性，矫治力柔和持久，位移范围宽，是目前最为广泛使用的牙弓丝。不锈钢矫形丝弹性范围小，矫治力比较大，矫治位移小。这两类矫形丝在矫治的不同阶段使用，互为补充。然而，无论是不锈钢丝还是镍钛合金丝，都存在有害金属镍的危害，牙弓丝也需要经常更换调整。

钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀、无磁性的特点，在矫形外科、齿科领域已广泛使用。然而截至目前，尚未发现一种具有低弹性模量、较高的拉伸强度以及良好塑性，从而能够提供牙齿矫形需要的持久温和矫治力，且满足牙齿中长期矫形需要的位移量的钛合金牙弓丝见诸报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高强度低模量的亚稳β钛合金牙弓丝。该牙弓丝的生物相容性良好，抗拉强度高达1000MPa，弹性模量低至50GPa，具有宽泛的弹性范围和良好的回弹性；并且其矫治力比不锈钢丝低，但比镍钛合金丝高，弹性模量仅及不锈钢丝的1/4～1/3，具有比不锈钢丝更宽的弹性范围和矫治位移范围。利用本发明牙弓丝能够获得稳定温和的矫治力和持久缓和的位移，无需或很少更换矫形丝即可实现牙齿的较大位移，作为不锈钢牙弓丝的替补和对镍钛牙弓丝的补充具有很好的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高强度低模量的亚稳β钛合金牙弓丝，其特征在于，该牙弓丝的名义化学成分按质量百分比计Mo11%，Nb3%，Zr5%，Sn4%，余量为钛和不可避免的杂质；所述高强度低模量的亚稳β钛合金牙弓丝是指该牙弓丝在25℃室温条件下的抗拉强度为1000MPa，弹性模量为50GPa。

上述的一种高强度低模量的亚稳β钛合金牙弓丝，其特征在于，该牙弓丝的横截面形状为圆形或矩形。

本发明亚稳β钛合金牙弓丝的制造方法为常规钛合金牙弓丝的制造方法：首先按照亚稳β钛合金的名义化学成分Ti-11Mo-3Nb-5Zr-4Sn进行原料的称取,混合均匀后压制成熔炼电极，将熔炼电极进行两次真空自耗电弧熔炼获得合金锭，然后按常规工艺将合金锭依次经开坯锻造、反复镦拔锻造、热轧和拉拔加工，得到牙弓丝丝材，最后进行定型热处理，最终得到具有优良弹性和矫形能力的亚稳β钛合金牙弓丝产品。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的亚稳β钛合金牙弓丝与不锈钢和镍钛牙弓丝相比，具有更好的生物相容性，不含对人体构成危害的镍、铜、钒、铬、铝等合金元素，在口腔环境中无腐蚀性，无过敏性，持久耐用，安全、可靠。

2、本发明的亚稳β钛合金轧制棒在经固溶退火后具有近800MPa的室温抗拉强度和低至50GPa的拉伸弹性模量，塑性延伸率超过30%，面缩率超过50%。

3、本发明的亚稳β钛合金牙弓丝与现有的奥氏体不锈钢牙弓丝相比，弹性模量仅有不锈钢牙弓丝（180GPa～200GPa）的近1/4～1/3，弹性回缩范围更大，能够在比不锈钢牙弓丝更宽泛的范围内获得牙齿的位移，在牙齿矫治过程中更少调整或更换牙弓丝，从而减少矫治时间和费用。

4、本发明的亚稳β钛合金牙弓丝与现有的奥氏体不锈钢牙弓丝相比，具有1000MPa的抗拉强度，比不锈钢牙弓丝1600MPa～2000MPa的拉伸强度低很多，从而能够很好地避免由于不锈钢牙弓丝较大的矫治力引起的牙周膜损坏和牙槽骨吸收。

5、本发明的亚稳β钛合金牙弓丝与现有的镍钛牙弓丝相比，比镍钛牙弓丝300MPa～500MPa的抗拉强度高，矫治力强度适中，能够针对不同的人群和牙齿畸形程度，通过改变牙弓丝的截面形状和面积，获得适当的矫治力和位移程度。