深冷处理对牙科铸造纯钛显微硬度及耐磨性的影响

董鑫　李英

[摘要] 目的 探讨深冷处理对牙科纯钛铸件显微硬度及耐磨性的影响。 方法 制作40个牙科铸造纯钛试件，其中20个试件用于显微硬度测试，其余20个用于耐磨性测试，分别将其随机分为4组：对照组（A、A′组）、深冷处理组（B、B′组）、深冷处理和回火组（C、C′组）、循环深冷处理和回火组（D、D′组），每组5个试件。采用维氏硬度仪测定试件的显微硬度，喷砂磨损条件下重量损失量用于检测试件的耐磨性。 结果 B、C、D组的显微硬度均高于A组，除B、D两组外（P>0.05），其余两两组间比较，差异有统计学意义（P<0.05），D组显微硬度最高。B′、C′、D′组重量损失量均低于A′组，两两组间比较，差异有统计学意义（P<0.05），D′组重量损失量最低。 结论 深冷处理是提高牙科铸造纯钛显微硬度及耐磨性的有效方法，其可能成为提高牙科材料性能的新方法。

[关键词] 深冷处理；牙科纯钛铸件；显微硬度；耐磨性

[中图分类号] R78 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2014）03（a）-0018-04

纯钛以其优越的力学性能，良好的耐腐蚀性及生物相容性目前广泛用于牙科修复体的制作。但牙科铸造纯钛表面硬度较低、耐磨性较差，临床上常遇到因各种原因导致冠修复体不同程度的磨损。而人工牙材料的磨耗性能直接影响到修复体的质量及使用寿命，故找到一种临床上可提高牙科铸造纯钛硬度及耐磨性能的处理方法具有理论及现实意义。深冷处理是一种可提高材料综合性能的新方法，属于热处理技术的一种，其温度一般控制在-130℃或-160℃以下，目前在许多高科技领域（如生物、医疗、航空、真空等）应用极为广泛。以往有研究表明它能提高多种材料[如合金、碳化物、塑胶（尼龙与铁氟龙）、铝、陶瓷等]的力学性能（如硬度、耐磨性），使材料的尺寸及化学成分更加稳定，不易变形，并能提高材料的抗腐蚀性和生物相容性[1-3]。目前国内外已有报道将深冷处理技术应用于口腔修复材料领域。朱智敏等[4]采用深冷处理方法来提高口腔铸造合金机械性能，结果表明深冷处理技术使CW-H钴铬合金的屈服强度、屈服弹性模量和硬度分别提高了25.5%、25.77%和7.77%，Kim等[5]将深冷处理应用于口腔镍钛车针证明其提高了切割效率且维氏硬度也由之前的（339.3±23.0） VHN上升至（346.7±20.6） VHN。本研究以牙科用纯钛为研究对象，通过深冷处理（液氮-196℃）前后对其显微硬度及磨损重量损失量的测定，探索适合牙科铸造纯钛的深冷处理方法。

1 材料与方法

1.1 材料及设备

铸造蜡（上海上齿厂），纯钛金属材料（山西西京医疗设备有限公司），耐水砂纸（200、400、600、800、1000、1200、1500、2000﹟，太原刚玉砂布公司），游标卡尺（上海恒量牌），茂福炉（天津通达医疗设备有限公司），纯钛铸造机（山西西京医疗设备有限公司），笔式喷砂机（意大利，SILFRADENT），超声清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司），YDS-10液氮生物容器（成都金凤液氮容器厂），MHV-1000数显显微维氏硬度计（上海蔡康光学仪器有限公司），SR型电子天平（上海实润实业有限公司）。

1.2 试件的制备

制作20个用于测定显微硬度的纯钛金属试件，试件尺寸为25 mm×3 mm×1 mm；制作20个用于测定耐磨性的纯钛金属试件，试件尺寸为10 mm×10 mm×3 mm；分别将其随机分为4组：对照组（A、A′组）不做任何处理，深冷处理组（B、B′组）深冷处理，深冷处理和回火组（C、C′组）回火处理→深冷处理→回火处理，循环深冷处理和回火组（D、D′组）回火处理→深冷处理→回火处理→深冷处理→回火处理→深冷处理→回火处理，每组5个试件。采用牙科失蜡法离心铸造，依次用200、400、600、800、1000、1200、1500、2000﹟耐水砂纸打磨至镜面光滑程度，超声清洗并吹干后备用。

1.3 深冷处理和回火处理

参照Kamody[6]深冷处理的方法，在容积为10 L的液氮罐中完成。实验过程：室温（25℃）→液氮上方0.5 h→浸入液氮中保持0.5 h→液氮上方0.5 h→室温（25℃）。回火处理：在茂福炉中完成。过程：室温（25℃）→300℃保温1 h→随炉冷却。

1.4 显微硬度测试

硬度测试前，按常规对试件进行金相抛光，在显微硬度计上测试硬度，载荷50 g，加载时间为15 s；每个试件随机选取5个点进行测试，取5个点的平均值作为该试件的维氏硬度，并计算出每组5个试件的平均值作为该组试件的维氏硬度。

1.5 耐磨性测试

参照GB/T 12967.1-91“铝及铝合金阳极氧化膜检测方法”中的“用喷磨试验仪测定阳极氧化膜的平均耐磨性”的实验方法，每一个试件用干棉球依次蘸丙酮、无水乙醇擦拭去除表面油污，超声清洗10 min，吹干，在精确度为万分之一克的电子天平上称量，将笔式喷砂机压力调至0.5 MPa用直径100 μm的Al2O3喷砂，使试件表面与喷头长轴垂直且中心相对，秒表计时，喷砂60 s停止。每个试件重复操作3次，每次皆调整压力并更换砂料。喷砂后再次清洗吹干后用电子天平称量。以各试件3次喷磨前后重量损失量（重量损失量=磨损前重量-磨损后重量）的平均值代表该试件的耐磨性。每组测定5个试件，以该组试件的喷砂磨损前后重量损失量的平均值代表该组试件的耐磨损性能。

1.6 统计学分析

应用SPSS 13.0统计软件对显微硬度及磨损前后重量损失量进行ANOVA单因素方差分析，用SNK-q检验法进行两两比较，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

B、C、D组的显微硬度均高于A组，除B、D两组外（P>0.05），其余两两组间比较，差异有统计学意义（P<0.05），D组显微硬度最高（表1）。B′、C′、D′组重量损失量均低于A′组，两两组间比较，差异有统计学意义（P<0.05），D′组重量损失量最低（表2）。

3 讨论

纯钛是近年来应用最广泛的牙科金属材料，铸造法目前是牙科制作金属修复体最常用的方法，Hinman等[7]的研究认为铸造包埋材料及其与材料的匹配性、设备、参数等铸造条件对钛的各项性能起着非常重要的影响，并且传统的牙科铸造法使钛铸造后产生β转变组织，而β组织的晶粒较粗大，这直接导致铸造钛强度降低，韧性不足，导致使用后连接体、卡环等应力集中部位处出现折裂的现象或纯钛冠桥因磨损使其力学性能和使用寿命降低影响修复体质量。深冷处理作为一种新型的处理工艺已被许多研究证明可用于口腔修复领域。如赵鹃等[8]的实验结果表明深冷处理可提高口腔中熔铸造合金的耐磨性，赵耀等[9]的实验结果表明深冷处理可提高银钯铸造合金的显微硬度。本文尝试将深冷处理作用于牙科铸造纯钛，以探讨深冷处理对其显微硬度及耐磨性的影响。

深冷处理工艺有升降温速度、保温时间、回火过程及深冷方式等实验参数，每一参数的改变对深冷处理的结果都将有重大影响。对升降温速度目前有两种观点：其一认为升降温速度过快将导致材料内部应力过大从而使材料变形甚至裂开，另一种认为快速升降温会促使奥氏体稳定性丧失更容易转变成马氏体且降低了材料变形和裂开的风险。保温时间应根据所设计的被处理材料的性能而定，如钢材在深冷处理后将会有残余奥氏体转变为马氏体，此过程是非等温变化不需要等温时间；但如需有碳化物从组织中析出则是等温变化，保温过程是必要条件。关于深冷处理次数前苏联曾运用热循环处理法，还有的采用多次脉冲处理法来改善材料的力学性能，也有认为三次深冷处理可以明显提升材料的抗冲击磨损性能。深冷处理一般以液氮为制冷介质，温度可低至-196℃，深冷方式可分为气液两种方法：①液体法是将所要处理的材料直接置入液氮中，材料立即下降至-196℃，然后保持在此温度下一定时间再回到室温从而完成深冷处理过程。此方法的缺陷是，被处理材料是与冷质直接接触的，由于降温过快导致热应力过大，由此对材料产生热冲击损害组织且难以控制深冷处理的降温速率使工艺的可控性降低。②气体法是将处理的材料与液氮气体接触，通过液氮的气化潜热及低温氮气吸热制冷，由于液氮的输入量可控，故运用此种方法降温速率容易控制且降温缓慢均匀，极大地降低了低温对材料的热冲击作用，故在科学研究中被广泛采用[10-11]。但后者一般需要特殊设备，在临床工作中不宜推广。本研究采用了Kamody[6]的深冷处理方法，此方法在分类中属于气体法，且不需特殊设备，处理时间短，成本低，使其有望推广至口腔修复领域。

口腔修复材料的摩擦性能对于修复体功能的行使、修复效果及使用寿命具有重要影响，而耐磨性是摩擦性能研究中的重要组成部分。目前口腔修复材料耐磨性实验分为两类：一类是体内评估，另一类是体外模拟磨损实验。虽然前者更能代表口腔内复杂的磨损情况，但咬合力、咀嚼运动的方式、咬合力的作用面积、口腔内温度及pH值、材料表面硬度、材料表面粗糙度等因素均对口腔修复材料耐磨性产生影响，这些混杂因素在实验中难以控制。鉴于本实验是材料学基础上的对照研究，故采用体外实验。实验中试件表面平整度、表面粗糙度、喷射距离、喷射角度、喷射时间、喷砂机压力及砂粒种类及直径均为实验的直接影响因素，故应严格控制。

本研究结果证实，铸造纯钛显微硬度在深冷处理后上升，3个实验组中以循环深冷组（D组）上升幅度最为明显，从221 MPa上升到263 MPa。深冷处理能够引起材料空位浓度和位错密度变化、晶粒细化、表面残余应力变化以及弥散相的析出等，且在深冷处理过程中这几种因素相互影响又会产生交互作用，进而影响材料的宏观性能变化[12]。由于牙科铸造纯钛中含有间隙元素碳、铁等，深冷处理使牙科铸造纯钛中析出弥散的超微细碳化物使材料硬度增加，本研究中循环深冷处理后牙科铸造纯钛的耐磨性有明显提高，重量损失量从30.48 mg降低到21.82 mg，较其他两组实验组（B′组和C′组）上升幅度更大，原因可能是多次深冷后回火处理使材料内部组织弥散析出更细微碳化物，冷却过程可能引起缺陷（微孔）、内应力集中部位的塑性流变在复温过程中在空位表面产生残余应力，这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害，同时回火处理降低了冷却过程中材料内部的内应力从而得到材料抗磨损能力的提高[13-14]。本实验只是就深冷处理后铸造纯钛的显微硬度和耐磨性得出了相应结论，但作为口腔修复领域，修复体制作需考虑的许多其他因素，例如深冷处理对其精度的影响和显微组织结构如何变化，还需进一步的实验进行探讨。

[参考文献]

[1] Collus DN.Deep cryogenic treatment of tool steels：a review[J].Heat Treat Met，1996，23（2）：40-42.

[2] Douglas WH.A complement to the cryotough[J].Cryogenic Information Rep，1989，43（3）：215-218.

[3] 李文彬.低温应用工程低温在制造、机械、农业、国防等工程上的应用[M].北京：兵器工业出版社，1992：4-60.

[4] 朱智敏，蒋晓旭，毛祥彦.低温强化处理对口腔修复中高熔铸造合金机械性能的影响[J].华西口腔医学杂志，1997， 15（3）：254-257.

[5] Kim JW，Griggs JA，Regan JD，et al.Effect of cryogenic treatment on nickel-titanium endodontic instruments [J].Int Endod J，2005，38（6）：364-371.

[6] Kamody DJ.Process for the cryogenic treatment of metal containing materials：USA，5259200[P].1993-11-09.

[7] Hinman RW，Tesk JA，Whitlock RP，et al.A technique for characterizing casting behavior of dental alloys[J].J Dent Res，1985，64（2）：134-138.

[8] 赵鹃，朱智敏，陈孟诗.深冷处理技术对口腔中熔铸造合金耐磨性的影响[J].华西口腔医学杂志，2003，21（3）：184-188.

[9] 赵耀，童徐，刘嘉俊，等.不同热处理对牙科银钯铸造合金显微硬度的影响[J].华西口腔医学杂志，2013，31（3）：235-241.

[10] 张茂勋，何福善，郭帅，等.深冷处理技术在铸造合金材料中的应用及进展[J].特种铸造及有色合金，2004，（4）：8-10.

[11] 靳鹏飞，吴志生，王维新，等.深冷处理在金属材料中的应用及研究进展[J].铝加工，2010，（3）：16-19.

[12] 闫澍.热处理对牙科铸造纯钛力学性能影响的研究[D].西安：第四军医大学，2008.

[13] 陈鼎，陈吉华，严红革，等.深冷处理原理及其在工业上的应用[J].兵器材料科学与工程，2003，26（3）：68-72.

[14] 赵品，谢辅洲，孙文山.材料科学基础[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999：56.

（收稿日期：2013-12-30 本文编辑：郭静娟）

3 讨论

纯钛是近年来应用最广泛的牙科金属材料，铸造法目前是牙科制作金属修复体最常用的方法，Hinman等[7]的研究认为铸造包埋材料及其与材料的匹配性、设备、参数等铸造条件对钛的各项性能起着非常重要的影响，并且传统的牙科铸造法使钛铸造后产生β转变组织，而β组织的晶粒较粗大，这直接导致铸造钛强度降低，韧性不足，导致使用后连接体、卡环等应力集中部位处出现折裂的现象或纯钛冠桥因磨损使其力学性能和使用寿命降低影响修复体质量。深冷处理作为一种新型的处理工艺已被许多研究证明可用于口腔修复领域。如赵鹃等[8]的实验结果表明深冷处理可提高口腔中熔铸造合金的耐磨性，赵耀等[9]的实验结果表明深冷处理可提高银钯铸造合金的显微硬度。本文尝试将深冷处理作用于牙科铸造纯钛，以探讨深冷处理对其显微硬度及耐磨性的影响。

深冷处理工艺有升降温速度、保温时间、回火过程及深冷方式等实验参数，每一参数的改变对深冷处理的结果都将有重大影响。对升降温速度目前有两种观点：其一认为升降温速度过快将导致材料内部应力过大从而使材料变形甚至裂开，另一种认为快速升降温会促使奥氏体稳定性丧失更容易转变成马氏体且降低了材料变形和裂开的风险。保温时间应根据所设计的被处理材料的性能而定，如钢材在深冷处理后将会有残余奥氏体转变为马氏体，此过程是非等温变化不需要等温时间；但如需有碳化物从组织中析出则是等温变化，保温过程是必要条件。关于深冷处理次数前苏联曾运用热循环处理法，还有的采用多次脉冲处理法来改善材料的力学性能，也有认为三次深冷处理可以明显提升材料的抗冲击磨损性能。深冷处理一般以液氮为制冷介质，温度可低至-196℃，深冷方式可分为气液两种方法：①液体法是将所要处理的材料直接置入液氮中，材料立即下降至-196℃，然后保持在此温度下一定时间再回到室温从而完成深冷处理过程。此方法的缺陷是，被处理材料是与冷质直接接触的，由于降温过快导致热应力过大，由此对材料产生热冲击损害组织且难以控制深冷处理的降温速率使工艺的可控性降低。②气体法是将处理的材料与液氮气体接触，通过液氮的气化潜热及低温氮气吸热制冷，由于液氮的输入量可控，故运用此种方法降温速率容易控制且降温缓慢均匀，极大地降低了低温对材料的热冲击作用，故在科学研究中被广泛采用[10-11]。但后者一般需要特殊设备，在临床工作中不宜推广。本研究采用了Kamody[6]的深冷处理方法，此方法在分类中属于气体法，且不需特殊设备，处理时间短，成本低，使其有望推广至口腔修复领域。

口腔修复材料的摩擦性能对于修复体功能的行使、修复效果及使用寿命具有重要影响，而耐磨性是摩擦性能研究中的重要组成部分。目前口腔修复材料耐磨性实验分为两类：一类是体内评估，另一类是体外模拟磨损实验。虽然前者更能代表口腔内复杂的磨损情况，但咬合力、咀嚼运动的方式、咬合力的作用面积、口腔内温度及pH值、材料表面硬度、材料表面粗糙度等因素均对口腔修复材料耐磨性产生影响，这些混杂因素在实验中难以控制。鉴于本实验是材料学基础上的对照研究，故采用体外实验。实验中试件表面平整度、表面粗糙度、喷射距离、喷射角度、喷射时间、喷砂机压力及砂粒种类及直径均为实验的直接影响因素，故应严格控制。

本研究结果证实，铸造纯钛显微硬度在深冷处理后上升，3个实验组中以循环深冷组（D组）上升幅度最为明显，从221 MPa上升到263 MPa。深冷处理能够引起材料空位浓度和位错密度变化、晶粒细化、表面残余应力变化以及弥散相的析出等，且在深冷处理过程中这几种因素相互影响又会产生交互作用，进而影响材料的宏观性能变化[12]。由于牙科铸造纯钛中含有间隙元素碳、铁等，深冷处理使牙科铸造纯钛中析出弥散的超微细碳化物使材料硬度增加，本研究中循环深冷处理后牙科铸造纯钛的耐磨性有明显提高，重量损失量从30.48 mg降低到21.82 mg，较其他两组实验组（B′组和C′组）上升幅度更大，原因可能是多次深冷后回火处理使材料内部组织弥散析出更细微碳化物，冷却过程可能引起缺陷（微孔）、内应力集中部位的塑性流变在复温过程中在空位表面产生残余应力，这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害，同时回火处理降低了冷却过程中材料内部的内应力从而得到材料抗磨损能力的提高[13-14]。本实验只是就深冷处理后铸造纯钛的显微硬度和耐磨性得出了相应结论，但作为口腔修复领域，修复体制作需考虑的许多其他因素，例如深冷处理对其精度的影响和显微组织结构如何变化，还需进一步的实验进行探讨。

[参考文献]

[1] Collus DN.Deep cryogenic treatment of tool steels：a review[J].Heat Treat Met，1996，23（2）：40-42.

[2] Douglas WH.A complement to the cryotough[J].Cryogenic Information Rep，1989，43（3）：215-218.

[3] 李文彬.低温应用工程低温在制造、机械、农业、国防等工程上的应用[M].北京：兵器工业出版社，1992：4-60.

[4] 朱智敏，蒋晓旭，毛祥彦.低温强化处理对口腔修复中高熔铸造合金机械性能的影响[J].华西口腔医学杂志，1997， 15（3）：254-257.

[5] Kim JW，Griggs JA，Regan JD，et al.Effect of cryogenic treatment on nickel-titanium endodontic instruments [J].Int Endod J，2005，38（6）：364-371.

[6] Kamody DJ.Process for the cryogenic treatment of metal containing materials：USA，5259200[P].1993-11-09.

[7] Hinman RW，Tesk JA，Whitlock RP，et al.A technique for characterizing casting behavior of dental alloys[J].J Dent Res，1985，64（2）：134-138.

[8] 赵鹃，朱智敏，陈孟诗.深冷处理技术对口腔中熔铸造合金耐磨性的影响[J].华西口腔医学杂志，2003，21（3）：184-188.

[9] 赵耀，童徐，刘嘉俊，等.不同热处理对牙科银钯铸造合金显微硬度的影响[J].华西口腔医学杂志，2013，31（3）：235-241.

[10] 张茂勋，何福善，郭帅，等.深冷处理技术在铸造合金材料中的应用及进展[J].特种铸造及有色合金，2004，（4）：8-10.

[11] 靳鹏飞，吴志生，王维新，等.深冷处理在金属材料中的应用及研究进展[J].铝加工，2010，（3）：16-19.

[12] 闫澍.热处理对牙科铸造纯钛力学性能影响的研究[D].西安：第四军医大学，2008.

[13] 陈鼎，陈吉华，严红革，等.深冷处理原理及其在工业上的应用[J].兵器材料科学与工程，2003，26（3）：68-72.

[14] 赵品，谢辅洲，孙文山.材料科学基础[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999：56.

（收稿日期：2013-12-30 本文编辑：郭静娟）

3 讨论

纯钛是近年来应用最广泛的牙科金属材料，铸造法目前是牙科制作金属修复体最常用的方法，Hinman等[7]的研究认为铸造包埋材料及其与材料的匹配性、设备、参数等铸造条件对钛的各项性能起着非常重要的影响，并且传统的牙科铸造法使钛铸造后产生β转变组织，而β组织的晶粒较粗大，这直接导致铸造钛强度降低，韧性不足，导致使用后连接体、卡环等应力集中部位处出现折裂的现象或纯钛冠桥因磨损使其力学性能和使用寿命降低影响修复体质量。深冷处理作为一种新型的处理工艺已被许多研究证明可用于口腔修复领域。如赵鹃等[8]的实验结果表明深冷处理可提高口腔中熔铸造合金的耐磨性，赵耀等[9]的实验结果表明深冷处理可提高银钯铸造合金的显微硬度。本文尝试将深冷处理作用于牙科铸造纯钛，以探讨深冷处理对其显微硬度及耐磨性的影响。

深冷处理工艺有升降温速度、保温时间、回火过程及深冷方式等实验参数，每一参数的改变对深冷处理的结果都将有重大影响。对升降温速度目前有两种观点：其一认为升降温速度过快将导致材料内部应力过大从而使材料变形甚至裂开，另一种认为快速升降温会促使奥氏体稳定性丧失更容易转变成马氏体且降低了材料变形和裂开的风险。保温时间应根据所设计的被处理材料的性能而定，如钢材在深冷处理后将会有残余奥氏体转变为马氏体，此过程是非等温变化不需要等温时间；但如需有碳化物从组织中析出则是等温变化，保温过程是必要条件。关于深冷处理次数前苏联曾运用热循环处理法，还有的采用多次脉冲处理法来改善材料的力学性能，也有认为三次深冷处理可以明显提升材料的抗冲击磨损性能。深冷处理一般以液氮为制冷介质，温度可低至-196℃，深冷方式可分为气液两种方法：①液体法是将所要处理的材料直接置入液氮中，材料立即下降至-196℃，然后保持在此温度下一定时间再回到室温从而完成深冷处理过程。此方法的缺陷是，被处理材料是与冷质直接接触的，由于降温过快导致热应力过大，由此对材料产生热冲击损害组织且难以控制深冷处理的降温速率使工艺的可控性降低。②气体法是将处理的材料与液氮气体接触，通过液氮的气化潜热及低温氮气吸热制冷，由于液氮的输入量可控，故运用此种方法降温速率容易控制且降温缓慢均匀，极大地降低了低温对材料的热冲击作用，故在科学研究中被广泛采用[10-11]。但后者一般需要特殊设备，在临床工作中不宜推广。本研究采用了Kamody[6]的深冷处理方法，此方法在分类中属于气体法，且不需特殊设备，处理时间短，成本低，使其有望推广至口腔修复领域。

口腔修复材料的摩擦性能对于修复体功能的行使、修复效果及使用寿命具有重要影响，而耐磨性是摩擦性能研究中的重要组成部分。目前口腔修复材料耐磨性实验分为两类：一类是体内评估，另一类是体外模拟磨损实验。虽然前者更能代表口腔内复杂的磨损情况，但咬合力、咀嚼运动的方式、咬合力的作用面积、口腔内温度及pH值、材料表面硬度、材料表面粗糙度等因素均对口腔修复材料耐磨性产生影响，这些混杂因素在实验中难以控制。鉴于本实验是材料学基础上的对照研究，故采用体外实验。实验中试件表面平整度、表面粗糙度、喷射距离、喷射角度、喷射时间、喷砂机压力及砂粒种类及直径均为实验的直接影响因素，故应严格控制。

本研究结果证实，铸造纯钛显微硬度在深冷处理后上升，3个实验组中以循环深冷组（D组）上升幅度最为明显，从221 MPa上升到263 MPa。深冷处理能够引起材料空位浓度和位错密度变化、晶粒细化、表面残余应力变化以及弥散相的析出等，且在深冷处理过程中这几种因素相互影响又会产生交互作用，进而影响材料的宏观性能变化[12]。由于牙科铸造纯钛中含有间隙元素碳、铁等，深冷处理使牙科铸造纯钛中析出弥散的超微细碳化物使材料硬度增加，本研究中循环深冷处理后牙科铸造纯钛的耐磨性有明显提高，重量损失量从30.48 mg降低到21.82 mg，较其他两组实验组（B′组和C′组）上升幅度更大，原因可能是多次深冷后回火处理使材料内部组织弥散析出更细微碳化物，冷却过程可能引起缺陷（微孔）、内应力集中部位的塑性流变在复温过程中在空位表面产生残余应力，这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害，同时回火处理降低了冷却过程中材料内部的内应力从而得到材料抗磨损能力的提高[13-14]。本实验只是就深冷处理后铸造纯钛的显微硬度和耐磨性得出了相应结论，但作为口腔修复领域，修复体制作需考虑的许多其他因素，例如深冷处理对其精度的影响和显微组织结构如何变化，还需进一步的实验进行探讨。

[参考文献]

[1] Collus DN.Deep cryogenic treatment of tool steels：a review[J].Heat Treat Met，1996，23（2）：40-42.

[2] Douglas WH.A complement to the cryotough[J].Cryogenic Information Rep，1989，43（3）：215-218.

[3] 李文彬.低温应用工程低温在制造、机械、农业、国防等工程上的应用[M].北京：兵器工业出版社，1992：4-60.

[4] 朱智敏，蒋晓旭，毛祥彦.低温强化处理对口腔修复中高熔铸造合金机械性能的影响[J].华西口腔医学杂志，1997， 15（3）：254-257.

[5] Kim JW，Griggs JA，Regan JD，et al.Effect of cryogenic treatment on nickel-titanium endodontic instruments [J].Int Endod J，2005，38（6）：364-371.

[6] Kamody DJ.Process for the cryogenic treatment of metal containing materials：USA，5259200[P].1993-11-09.

[7] Hinman RW，Tesk JA，Whitlock RP，et al.A technique for characterizing casting behavior of dental alloys[J].J Dent Res，1985，64（2）：134-138.

[8] 赵鹃，朱智敏，陈孟诗.深冷处理技术对口腔中熔铸造合金耐磨性的影响[J].华西口腔医学杂志，2003，21（3）：184-188.

[9] 赵耀，童徐，刘嘉俊，等.不同热处理对牙科银钯铸造合金显微硬度的影响[J].华西口腔医学杂志，2013，31（3）：235-241.

[10] 张茂勋，何福善，郭帅，等.深冷处理技术在铸造合金材料中的应用及进展[J].特种铸造及有色合金，2004，（4）：8-10.

[11] 靳鹏飞，吴志生，王维新，等.深冷处理在金属材料中的应用及研究进展[J].铝加工，2010，（3）：16-19.

[12] 闫澍.热处理对牙科铸造纯钛力学性能影响的研究[D].西安：第四军医大学，2008.

[13] 陈鼎，陈吉华，严红革，等.深冷处理原理及其在工业上的应用[J].兵器材料科学与工程，2003，26（3）：68-72.

[14] 赵品，谢辅洲，孙文山.材料科学基础[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999：56.

（收稿日期：2013-12-30 本文编辑：郭静娟）