Κράματα

Κράματα ανοξείδωτου χάλυβα (stainless steel, SS):

Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα στην Ορθοδοντική, και αυτά που χρησιμοποιούνται σχεδόν κατ΄ αποκλειστικότητα για κατασκευή κινητών μηχανημάτων. Πλεονεκτήματα το χαμηλό κόστος, η δυνατότητα διαμορφώσεως αγκυλών και η δυνατότητα συγκολλήσεως με εύτηκτο κράμα (soldering). Μειονέκτημα, ανάλογα με τη χρήση, το σχετικά μεγάλο μέτρο ελαστικότητας.

Πληροφορίες για τον σίδηρο και τον χάλυβα.

Μέτρο του Young E (modulus of elasticity): 158,7 x 103 - 200 x 103 N/mm²

Κράματα Co - Cr (elgiloy):

Τα κράματα κοβαλτίου-χρωμίου χρησιμοποιούνται σπανίως. Έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά με τον ανοξείδωτο χάλυβα αλλά μπορούν να υποστούν θερμική κατεργασία για βελτίωση των ιδιοτήτων τους.

Επίσης περιέχονται και άλλα στοιχεία, όπως Mn, Be, C.

Μέτρο του Young E (modulus of elasticity): Λίγο μεγαλύτερο από τον ανοξείδωτο χάλυβα.

Κράματα Ni - Ti (nitinol, chinese NiTi):

Στις αρχές του '60 ο William Buehler, ερευνητής στο Naval Ordnance Laboratory στο Silver Springs, Maryland, ανέπτυξε ένα νέο κράμα, το οποίο εισήγαγε στην ορθοδοντική ο Andreasen στις αρχές του '70 με το όνομα "Nitinol". Το όνομα προέρχεται από τα στοιχεία που αποτελούν το κράμα (Ni και Ti) και τα αρχικά του εργαστηρίου Naval Ordnance Laboratory.

Το αρχικό κράμα περιείχε 55% Ni και 45% Ti, πράγμα που σημαίνει αναλογία 1-1 των ατόμων των δύο στοιχείων.

Ανάμνηση σχήματος: Τα σύρματα Ni-Ti έχουν την ιδιότητα να επανέρχονται σε προηγούμενο σχήμα όταν θερμαίνονται πάνω από μια ορισμένη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία εξαρτάται από τις συνθήκες κατασκευής και το ποσοστό κοβαλτίου. Συνήθως το Co είναι 1.6%.

Ε: 33.6 x 103 N/mm².

Υπερελαστικό NiTi:

Χαρακτηριστικό των μετάλλων είναι η ελαστική παραμόρφωση κάτω από την επίδραση δύναμης. Όταν κάμπτουμε ένα σύρμα (αλλά μέσα στην ελαστική περιοχή), όσο μεγαλύτερη δύναμη ασκούμε, τόσο περισσότερο κάμπτεται το σύρμα. Τα υπερελαστικά σύρματα NiTi, όμως, παρουσιάζουν μια επίπεδη ανταπόκριση στην ελαστική περιοχή. Αυτό είναι ενδιαφέρον για την Ορθοδοντική γιατί η δύναμη που ασκεί ένα υπερελαστικό σύρμα είναι σχεδόν ανεξάρτητη από την ενεργοποίησή του. Έτσι, ένα υπερελαστικό ελατήριο θα ασκεί συνεχώς την ίδια δύναμη, ενώ ένα κοινό ελατήριο θα ασκεί μεγάλη δύναμη στην αρχή, η οποία θα ελαττώνεται καθώς το δόντι μετακινείται.

Τα υπερελαστικά σύρματα εμφανίζουν δύο κρυσταλλικές δομές:

• Ωστενίτης (austenite): χωροκεντρωμένο κυβικό σύστημα
• Μαρτενσίτης (martensite): εξαγωνικό κρυσταλλικό σύστημα

Η υπερελαστικότητα οφείλεται σε μετασχηματισμό του υλικού από ωστενίτη σε μαρτενσίτη λόγω εφαρμογής τάσεων (βλ. Βιβλιογραφία). Ο μαρτενσίτης έχει περίπου 40% του μέτρου ελαστικότητας του ωστενίτη.

Κράματα Ti - Mo (TMA):

Αποτελούνται κυρίως από Ti, το οποίο σταθεροποιείται στη β φάση (χωροκεντρωμένο κυβικό σύστημα) με προσθήκη Mo και άλλων στοιχείων (11% Mo, 6% zirconium και 4% Sn) και έχει Ε= 64.9 x 103 N/mm². Το ΤΜΑ μπορεί να υποστεί τη διπλή ελαστική παραμόρφωση από το SS και να παράγει τη μισή δύναμη απενεργοποίησης (δύο φορές μεγαλύτερη από το Nitinol). Τα TMA μπορούν να συγκολληθούν μεταξύ του με ηλεκτροκόλληση.

Προσέξτε ότι το κράμα τύπου TMA δεν περιέχει Ni και έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ασθενείς που έχουν αλλεργία στο Ni.

© 2003, Δ. Χαλαζωνίτης, E-mail: dhal@dhal.com