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【目的】探究氮气保护、真空条件两种热处理气氛,对于激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制作的钴铬合金力学性能以及金瓷结合强度的影响,并与未做热处理的试件进行对比,为SLM制作的钴铬合金在口腔临床应用提供参考。【材料和方法】采用SLM技术分别在每块基板(共3块基板)上制备钴铬合金(15-45μm)哑铃形标准拉伸试件18个(ISO 22674:2016标准)(共54个),以及直径10mm、厚1mm的圆形片状试件19个(共57个)。将以上3块基板根据热处理气氛不同,分为三组,分别是未做热处理组(As-built组)、氮气组(N2组)以及真空组(Vac组)。其中,每块基板上拉伸试件根据长轴与打印成型方向(Z轴)形成的角度不同,分3个角度摆放,分别是0°、45°和90°(结合上述分组进行记名,如As-built-0°),每个角度6个试件。N2组和Vac组缓慢升温至1150℃,并保温1h分别进行热处理。室温下,通过拉伸测试和维氏硬度测试对三组试件进行力学性能评价,比较三组试件在抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率、硬度方面的差异。场发射扫描电镜(Field emission scanning electron microscope,FE-SEM)观察并分析各组试件拉伸测试后断口形貌。从上述三组SLM成型钴铬合金圆形片状试件中各随机挑选12个(共36个),以铸造钴铬合金(12个)作为对照(记做C组),打磨喷砂后,超声清洗并在室温下干燥。烧结钴铬烤瓷专用瓷粉,采用剪切强度测试法测定各组的金瓷结合强度。体视显微镜观察并判断瓷层断裂模式。FE-SEM观察金瓷结合界面形貌并结合能谱分析(Energy dispersive spectrometry,EDS),探究Si元素在界面层的扩散情况。使用SPSS 22.0软件对数据进行正态性检验和方差齐性检验后,分别采用双因素方差分析对拉伸测试结果进行检验,单因素方差分析对维氏硬度测试和剪切强度测试结果进行检验,检验水准双侧α=0.05。【结果】1.热处理气氛条件对SLM成型钴铬合金试件力学性能的影响不同热处理气氛下、不同摆放角度的SLM制作的钴铬合金拉伸试件抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率均各有差异(P<0.05)。相同角度,As-built组的抗拉强度均显著高于N2组和Vac组,其断后伸长率和断面收缩率均明显低于N2组和Vac组;在0°拉伸试件中,Vac组的抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率显著高于N2组;而在45°和90°试件中,N2组和Vac组拉伸性能相比未见显著性差异。相同热处理气氛,比较不同角度之间拉伸性能发现:As-built组中,90°试件的抗拉强度明显高于0°试件;而在N2和Vac组中,90°试件的抗拉强度明显低于0°试件。拉伸试件的断后伸长率和断面收缩率大小比较为:0°>45°>90°。不同热处理气氛下,三组试件表面平均硬度值差异具有统计学意义(P<0.05)。As-built组硬度值最大为(378.86±10.28)MPa,N2组次之,为(346.57±11.02)MPa,Vac组最小,为(315.14±9.31)MPa。对拉伸试件断口形貌进行分析,As-built-90°试件断口无明显颈缩现象,出现解理台阶和河流样形貌,为脆性断裂;As-built-45°试件断口出现小解理面与浅的韧窝相混合,有明显滑移现象,为准解理断裂;其余各组试件断口均可见大量韧窝形成,为韧性断裂。2.热处理气氛条件对SLM成型钴铬合金试件金瓷结合强度的影响Vac组的金瓷结合强度(MPa)最高,为(39.74±2.58),明显高于C组(35.92±2.60)(P<0.05);As-built组(37.68±1.15)与N2组(37.79±3.37)的金瓷结合强度均值介于Vac组和C组之间,并且两者之间无统计学差异;As-built组和N2组分别与Vac组、C组相比均无统计学差异。体式显微镜下观察显示,四组试件剪切强度测试后金瓷断裂模式均为混合断裂。FE-SEM观察显示四组试件金瓷界面结合紧密,未见明显的裂隙。EDS分析发现,各组试件金瓷界面均可见元素扩散层,其中Vac组瓷层中Si元素向金属层扩散深度宽于C组。【结论】1.SLM成型钴铬合金试件经氮气保护和真空条件下升温至1150℃,保温1h热处理后,抗拉强度和硬度均有所降低,断后伸长率和断面收缩率明显增加。2.真空热处理后的SLM成型钴铬合金试件,其力学性能优于氮气保护热处理后的试件。3.在本实验条件下,不同热处理气氛对SLM成型钴铬合金的金瓷结合强度无显著性影响。4.SLM成型钴铬合金的金瓷结合强度可与铸造钴铬合金的金瓷结合强度相当,而真空热处理可以进一步提高钴铬合金的金瓷结合强度。