包埋材料.ppt

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1、包埋材料,一、概 述在铸造工序中包埋蜡型所用的材料称铸造包埋材料（casting investment materials）。,制作蜡型,包 埋,焙烧除蜡,铸型腔,去除包埋材,喷砂、打磨,金属修复体,包埋材料,（一）性能要求 铸造包埋材料应符合以下要求：耐高温，具有一定强度，能承受铸造压力及冲击力，不因此而产生微裂纹。具有合适的膨胀系数，能够补偿铸造过程中金属及蜡型的收缩。良好的透气性以利铸模内的气体逸出。,铸造时，不应与液态金属发生化学反应，不产生有毒气体，并对铸入的金属材料无破坏作用（如腐蚀），保持铸件的光洁。铸造完成后，包埋材料易于被破碎，并且不黏附在金属修复体表面。有良好的操作性能，调

2、和时呈均匀糊状，有合适的固化时间。,（二）分类1.中低熔合金铸造包埋材料 适用于铸造熔化温度在1000以下的合金，如金合金、银合金、铜合金、锡锑合金等。,2.高熔合金铸造包埋材料，适用于铸造熔化温度在1000以上的高熔合金。磷酸盐包埋材料(phosphate-bonded investment)硅胶包埋材料(silica-bonded investment)铸钛包埋材料3.铸造陶瓷包埋材料,二、中熔合金铸造包埋材料,（一）组成二氧化硅（55%75%）主要耐高温成分硬质石膏（25%45%）结合剂。提供凝固膨胀，200400时脱水收缩，700 后石膏分解发生显著收缩。石墨（少量）还原作用硼酸（少量

3、）使热膨胀均匀,二氧化硅的转化过程-石英-磷石英-方石英 熔融石英-石英-磷石英-方石英,870,1475,1700,573,120,220,（二）性能几个方面：固化时间膨胀机械强度粉末粒度与透气性耐热性,包埋材料的固化性质与石膏含量、水粉比例、水温、调和速度及时间有关水粉比是影响包埋材料工作特性的重要因素ADA标准规定固化时间525min。,固化时间,Thermal expansionSetting expansionHygroscopic expansion,Expansion,膨 胀,固化膨胀（setting expansion）：石膏的固化反应起主要作用，机制与石膏本身的固化膨胀相同，

4、二水硫酸钙针状结晶生长向外膨胀。二氧化硅粒子存在有利于材料的膨胀。水粉比大的包埋材料热胀系数小,包埋材料膨胀特性的ADA标准 种类 压缩强度 固化膨胀系数（%）热胀系数 综合热胀系数 Mpa 空气中 水中（10-6K-1）（10-6K-1）2.46 0.0-0.5 1.0-2.0(700)1.3-2.0 2.46 1.2-2.2 0.0-0.6(500)1.3-2.7 4.92 0.0-0.4 1.0-1.5(700)1.2-2.9,型（嵌体用热膨胀型）,型（嵌体用吸水膨胀型）,型（局部义齿用热膨胀型）,吸水膨胀（hyosopic expansion）在石膏类包埋材料固化之前或固化期间与水接触

5、会产生较大的膨胀，这种膨胀称为吸水膨胀或水合膨胀。将包埋材料的这种特性应用在金属铸造过程中，使铸造收缩得到补偿的方法称为吸水膨胀法（水合膨胀法）。型包埋材料吸水膨胀率为1.2-2.2%,吸水膨胀与包埋材料的成分及粉末粒度有关含硅量与吸水膨胀成正比二氧化硅粉末粒度越小，吸水膨胀率越大-半水石膏比-半水石膏的膨胀率大通过操作方法可以调节水粉比小、接触水时间长、水量多及水温高等均会增加吸水膨胀,方法：包埋前，在铸圈内壁围贴13层充分吸水的石棉纸，然后包埋。在包埋材料初凝时，将铸圈置于38水中，约30分钟。包埋后，以针筒有控制地将铸圈内加水,热膨胀（thermal expansion）：由两个独立的反

6、应叠加的结果石膏：二水石膏半水石膏无水石膏二氧化硅（石英、方石英）：型 型 水粉比小，则膨胀量大。石英量越多，膨胀量越大。,3.机械强度压缩强度：ADA规定，压缩试验应于材料调和2小时后，在相对湿度为100%的室温下进行。用加热条件下的机械强度来评价包埋材料更为合理。与石膏的种类、含量及水粉比有关，硬质石膏的强度高于普通石膏，水粉比越大压缩强度越低。,4.粉末粒度与透气性 包埋材料的粉末粒度越细，铸造修复体的表面就越平滑包埋材料的粉末粒度、石膏含量粒子尺寸均一，有利于气体透过减少石膏量，增加水粉比，可使透气性增加,5.耐热性 二氧化硅在其熔点（1700）以下不发生分解无水石膏在1000以上分解

7、：2CaSO42CaO+2SO2+O2 在700以上时，可通过碳元素还原，生成对金属修复体产生污染的二氧化硫 在750时，可出现显著的收缩倾向所以石膏类包埋材料的加热温度必须在700以下。,蜡型被熔除后，有些碳元素残留在铸型中，可有与石膏发生以下反应：CaSO4+4CCaS+4CO 3CaSO4+CaS4CaO+4SO24CaSO4+CaS4CaO+4CO+4SO2,（三）用法可用于中熔和低熔合金的包埋使用时，按一定比例与水调和，将蜡型包埋，避免产生气泡用粗石英砂（40目）与石膏按3：1的比例配制的石膏包埋材料，可以用于高温包埋材料的外层包埋，减低成本，方便开圈,（一）磷酸盐包埋材料高熔合金铸

8、造包埋带模整体铸造高精度的种植义齿上部结构钛合金支架的铸造全瓷铸造包埋,三、高熔合金铸造包埋材料,用途,组成：耐高温成分是方石英、石英，占总重量的80-90%。结合剂为磷酸盐，如磷酸二氢铵（NH4H2PO4）磷酸二氢镁（MgH2PO4）以及金属氧化物（氧化镁MgO）的混合物，占总量的10%20%。使用时，将二氧化硅、结合剂与硅溶胶悬浊液（一般含SiO220%-30%）或将水按一定比例调和，可以获得较大的固化膨胀和热膨胀。,2.固化反应和加热反应固化反应：结合剂发生的酸碱中和反应NH4H2PO4+MgO+5H2ONH4MgPO46 H2O NH4H2PO4 MgO H2O获得凝固膨胀及包埋材料在

9、室温下的强度,胶体粒子,加热反应固化反应生成的胶体粒子在高温下经过(Mg2P2O7)n 阶段最终形成Mg3(PO4)2。使包埋材料从室温下强度达到高温下强度（能耐受高熔合金的冲击）。,3.性能（1）凝固时间和操作性能ADA：525min磷酸盐包埋材料凝固时间为811min影响因素：磷酸盐和氧化镁的含量比例 包埋材料的粒度 粉液比 环境温度 调拌时间,（2）膨胀率固化膨胀吸水膨胀 1.3%2.0%热膨胀,凝固膨胀：本质是NH4MgPO46 H2O的针状及柱状结晶的长大。结合剂含量越大，固化膨胀越大粉液比调拌液的浓度环境温度,吸水膨胀：在材料即将固化之前或固化后注水调整膨胀量，可获得较大膨胀效果。

10、,热膨胀相对稳定在1.2%左右。主要来源于二氧化硅的膨胀石英、方石英总含量越大、方石英所占比例越大，热膨胀也越大。二氧化硅颗粒粗细混合分布较单一颗粒产生膨胀大,（3）机械强度：磷酸盐包埋材料固化后24小时的抗压强度可达到930Mpa，经加热冷却后，其压缩强度达214 Mpa，大于石膏包埋材料。影响因素：结合剂的含量粉液比,（4）粉末粒度与透气性：磷酸盐包埋材料的粒度，一般在200-350目之间。材料的透气性小于石膏包埋材料，铸件光洁度稍差，有时要求在蜡型上设置排气导线，材料中可加入纤维以增加其透气性。（5）耐热性：具有较高的耐热性,制作蜡型，安插铸道、底座选择铸圈和衬层蜡型在铸圈中的位置：距内

11、壁35mm 距顶端56mm蜡型脱脂，增加润湿调拌与包埋真空搅拌机、震荡器,（二）正硅酸乙酯包埋材料1.组成（1）粉剂：耐高温成分，是以二氧化硅形式存在的石英和方石英。（2）液剂：为结合剂，是经过水解的正硅酸乙酯溶液。,性能 固化反应和固化时间 正硅酸乙脂包埋材料的加水分解反应，反应过程产生的SiO22H2O可以聚合成硅化合物聚合体。这种硅化合物聚合体含硅量高，耐火性强。固化时间在1030分左右。MgO含量越高，固化越快。,膨胀和强度：耐火材料及结合剂中均含有硅，所以具有较大的热膨胀性及综合膨胀性。但因结合剂为胶体，所以强度低。透气性：由于加热后耐火材料的硅粒子间隙被结合剂中的硅微粒堵塞，所以透

12、气性比石膏包埋材料差。,3.应用：一般用作内层包埋材料，用氨气处理后，可加速固化。外层包埋用少量硬质石膏（10%）与粗石英粉配制的石膏包埋材料与水调和，可以缩短包埋时间、节约材料。,四、铸钛包埋材料,纯钛：生物相容性好 耐腐蚀 重量轻 弹性模量低熔点高 化学活性大 铸造收缩1.8%2.0%,性能要求原料对钛成惰性，属于高熔点物质可补偿钛的铸造收缩高温焙烧、低温铸造在高温、中温和低温时具有较高强度吸附气体和水分力小，避免浇注时大量放气材质细致，透气性好，铸件表面光洁,2.种类 硅系包埋料 SiO2 镁系包埋料 MgO 铝系包埋料 Al2O3 锆系包埋料 ZrO2结合剂为磷酸盐或硅酸乙酯,五、铸造

13、陶瓷包埋材料全瓷材料美观、生物相容性好、耐腐蚀、耐磨损。IPS-Empress2热压铸造陶瓷，与之匹配的专用快速包埋材料。,Thank you！,Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！,Thank

14、you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！Thank you！,第四章 口腔金属材料,铸造：是将熔化的金属或合金，浇注入预先制备好的铸型内形成铸件的过程。制成一个铸件的基本步骤是：首先在口腔内进行牙体制备，取下印模，灌注石膏模型，然后

15、在石膏模型上按口腔实际情况制成蜡模，以包埋材料进行包埋，硬固后加热去除包埋料内的蜡，形成空腔，最后将合金熔化后注入铸腔内，以获得一件与原蜡模基本一致的金属或合金的修复体。铸造合金按其熔化温度范围分为三类：高熔铸造合金（1100以上）、中熔铸造合金（5001100）和低熔铸造合金（500以下）。,第三节 铸造合金,一、贵金属铸造合金,（一）分类与组成根据合金中贵金属元素含量的多少：高贵金属贵金属两大类。（二）分型合金型的分型标准是由合金本身的屈服强度和延伸率来决定。,型：低强度铸造合金型：中等强度铸造合金型：高强度铸造合金型：超高强度铸造合金,(三)性能1、熔化范围：没有一个固定的熔点，只有一个

16、熔化范围，因为它是由不同元素组合而成。在铸造过程中，此范围应该越小越好，这样可避免合金处于长时间的熔化状态，如果合金处于部分熔化流动状态持续时间较长，合金就易被氧化和污染。合金的液相线温度决定了铸造过程中蜡型包埋后的脱蜡温度、包埋类型和加热方式，一般来说，熔掉蜡模的温度要低于液相线约500左右。,合金的组成决定了其液相线温度，若合金中含有一定量的高熔点元素，那很可能该合金的液相线温度就高。固相线温度与合金的焊接和有序相的形成密切相关，由于无论哪项操作，都需要维持合金的一定形状，因此，在焊接或硬化软化期间，合金只能加热到熔化开始前的固相线温度。实际应用中只需加热到固相线温度下50，以防止发生局部

17、熔化或铸造变形。,2、密度：密度大的合金铸造起来更快，而且更容易形成完好的铸件。3、强度：合金的强度可以由拉伸强度或屈服强度来表示，在口腔应用中屈服强度更能反应材料的性能。它是合金发生永久变形是的应力。4、硬度：是反映合金在承受咬合压力下具有抵抗局部永久变形能力的一个很好的指标。硬度高、屈服强度也高，却难以抛光。大多数贵金属合金的硬度都比牙釉质要低，比贱金属合金的硬度也低，如果合金的硬度超过牙釉质的硬度，会造成对牙釉质的磨耗。,5、延伸率：是反映合金的延展性，在冠桥修复中延伸率低对修复体的应用并没有很大影响，与合金的抛光性能有关，延伸率高的合金不会在抛光过程中被折断。6、生物性能：良好，基本对

18、人体无明显的毒性合刺激性。7、化学性能：相对比较稳定，抗腐蚀性优良。8、铸造性能：从液相至固相的冷却过程中都伴随着体积收缩现象，合金的熔点越高，这种收缩就越大。,（四）热处理贵金属铸造合金的良好机械性能与热处理由很大关系，由软化热处理和硬化热处理两种。软化热处理的目的在于使合金的结构均匀。热处理后延展性提高，强度和硬度降低。硬化热处理的目的在于提高合金的机械性能，降低合金的延展性。在硬化热处理前，必须先进行软化热处理，目的在于使硬化热处理后的合金结构均匀。（五）应用已广泛用于口腔修复临床。,二、非贵金属铸造合金,（一）钴铬和镍铬铸造合金1、组成：钴可降低合金的熔点，为合金提供光泽和抗腐蚀性能。

19、碳含量的增加可有效提高钴基合金的硬度。,2、性能：（1）物理性能熔化温度：大多数贱金属合金的熔化温度在14001500范围内，只有镍铬合金的熔化温度低于1300。熔化温度对选择铸造社给和铸造工艺是很重要的。密度：贱金属合金的密度是多数金合金密度的一半左右。密度对于体积庞大的上颌修复体来说很重要，因为重力会使基牙承受附加的力。,（2）机械性能屈服强度：是用于表示试件全部或部分发生永久形变时的一个指标，例如弯曲。也是评判活动义齿修复体合金性能的一个重要指标。拉伸强度：铸造贱金属合金的极限拉伸强度与其他性能相比，受试样制备和测试条件的影响较小。几乎接近经硬化处理的金合金的极限拉伸强度。,延伸率：合金

20、的延伸率时判断合金脆性或延展性的一个重要指标。二延伸率和最大拉伸强度两者结合作用优势判断材料韧性的一个指标，因为具有高延伸率和拉伸强度的铸造局部义齿卡还表现为它们的韧性较好，不容易折断。弹性模量：当铸造条件相同时，合金的弹性模量越高，材料的刚性就越墙。硬度：一般铸造贱金属合金的硬度比金合金的硬度高1/3。硬度是判断铸件是否容易磨光和抗划痕能力的一个指标。疲劳强度：用于局部活动义齿的合金，其抗疲劳性能很重要，钴铬合金的抗疲劳性能最佳。,（3）腐蚀性：研究主要几种在对金属离子的释放方面。金属的表面状态是影响腐蚀的最重要因素，因为合金的表面成分与合金的组成往往不相同。另外要考虑腐蚀伴随着磨损的情况，

21、镍铬合金在伴游咀嚼磨耗下的腐蚀与单纯的腐蚀比较，其金属离子的释放可高达3倍。,3、应用（1）冠桥铸造合金：比贵金属合金的硬度和弹性模量都高，因此相对难以铸造和焊接，而且由于它们的凝固收缩比较大，对于技术要求也就更高。（2）口腔金属种植体：铸造钴铬合金可用于制作空腔种植体。多数情况下它们可以直接长期种植于骨组织中而不产生有害的作用，这种良好的组织反应可能是由于合金的低溶解性和惰性所致。,（二）铸造钛及钛合金钛合金具有抗电化学腐蚀、良好的生物学反应、质量较轻、密度低、低弹性模量和高强度等优异性能。钛合金能形成一层1010 m数量级的稳定氧化膜，这种氧化膜是钛合金抗腐蚀和具有良好生物性能的基础。在所

22、有的钛合金中，Ti5AL4V应用最为广泛。,1、组成 商品化纯钛除了含99wt以上的钛元素以外，还含有微量的铁、氧、硅、碳、氮和氢等元素。纯钛的结构在常温下呈相，当佳闻达到883时，可变成相。微结构以相为主的纯钛比处于相的纯钛强度更高但脆性更大。2、性能 纯钛的密度和弹性模量都是许多贱金属的一半，屈服强度和极限强度因纯钛的不同等级而异，钛合金的机械性能取决于相的量、大小、形状和形态，以及/界面的密度。影响钛合金铸造有两个最主要的因素，一是它的熔点高，二是它的化学活性大。,3、应用（1）牙体牙列缺损修复：纯钛可以铸造成冠、局部义齿和全口义齿的基托。磷酸硅包埋材料和含有微量元素的磷酸包埋材料可以用

23、作钛合金的包埋材料。（2）口腔钛种植体：纯钛和钛合金是目前最常用的金属种植材料。可以单独应用，也可以经表面粗化、用生物玻璃或陶瓷涂层后应用。临床应用需考虑以下几个方面的问题：一是种植体必须能够传导牙合力；二是术后在尽可能短的时间内能使种植体于组织的界面稳定，并能长期保持这种稳定性；三是种植体的设计硬复合材料物理、化学、机械和生物学等方面的综合要求；四是硬注重种植材料和组织的结构特点、种植体及其腐蚀产物对局部和全身组织的作用、以及种植体与组织的界面情况。,一个种植体的成功除了受外科技术、组织愈合合全和全身和局部健康状况的因素影响外，关键取决于生物材料本身和生物机械作用的因素。目前临床评价口腔种植

24、体一般认为植入后10年内保持相对稳定，而骨吸收在生理范围内者视为成功。,失败的原因和目前存在的问题概括为：种植体早期或晚期的松动；骨吸收；感染；种植体或邻接处的折断；涂层从种植体上脱落。其中最常见的失败原因还是牙槽嵴的吸收，导致进行性的牙周组织损伤，周围支持组织减少，最终使种植体松动。,（三）其他铸造合金1、铸造铬镍不锈钢（1）修复用188铬镍不锈钢：长时间应用后因镍元素释放对局部牙龈产生作用而导致牙龈发黑，所以许多国家已不再将其应用于临床。（2）种植用316L不锈钢：主要应用于接骨板和螺钉。铸造铜合金：仅供实验室应用。（3）镍钛形状记忆合金：刚性大而弹性模量远较骨骼为高，所以用于种植体还存在

25、一定的缺点。,三、烤瓷熔附合金,烤瓷熔附金属修复简称金瓷修复，它是以铸造合金为基底，表面熔附一层烤瓷，这种修复体兼有金属材料的强度和韧性以及陶瓷材料的美观和逼真，使目前口腔冠桥修复中应用最广、最受欢迎的一种临床修复技术。,烤瓷熔附金属修复系统的基本要求如下：1、合金的熔点要高于烤瓷的熔点，一般合金的熔点至少比烤瓷和用于连接桥体部分的焊接材料高100左右，合金在制作过程中不致发生变形。2、烤瓷必须易于润湿合金，这样当瓷粉熔附金属基底时，界面不会形成空隙。一般接触角不大于60度。3、合金与烤瓷之间应结合良好。通过烤瓷与合金表面的氧化物相互作用以及合金基底表面的粗化而获得。4、烤瓷和合金的热胀系数应

26、接近，保证制作过程中，瓷层不会碎裂。一般合金要比烤瓷的热胀系数略高些，这样在冷却过程中，使瓷层处于一种压缩状态。,5、合金基底应有足够的硬度和强度，合金的强度高可降低变形和应变，从而减少瓷层的应力。6、合金及其氧化物不会降低瓷的强度或导致瓷体热胀系数改变，使金瓷间存在高应力。7、修复体必须具有较好的挠曲性能。基底合金虽然相对较薄，但在烤瓷烧结或者修复体就位过程中，不应发生形变。8、合金的可铸性能应良好，易于制得精确的铸件。9、修复体的合理设计是烤瓷熔附合金修复的一个重要方面。,（一）合金与烤瓷的结合合金与烤瓷之间的牢固结合是烤瓷熔附金属修复成功的关键，化学结合在合金与烤瓷的结合中起着最大的作用

27、，约占2/3以上。1、化学性结合：是指合金表面的氧化物与烤瓷成分中的氧化物和非晶型玻璃质之间发生化学反应而相互结合，其结合键为离子键、共价键和混合键。这种结合必须具备的条件是合金表面氧化层的存在。合金表面氧化层与瓷粉的反应主要表现为氧化物进入烤瓷成分的氧化物之间，以扩散固熔形式结合，金属氧化物一方面与瓷的氧化物呈离子键和共价键的化学结合，另一方面又与合金直接相连，从而形成牢固的化学结合。,2、机械结合：是指烤瓷熔融后流入粗化的、凹凸不平的合金表面而形成相互融合的机械锁结作用。属于物理结合。3、范德华力结合：亦称为分子间引力，是指两个极化的分子或原子密切接触时产生的静电吸引力，在此过程中不发生电

28、子的转移。当熔融的烤瓷覆盖在合金表面，两者间即产生范德华力而达到金瓷的结合，烤瓷对合金表面的润湿度越大，其间产生的范德华力也越大。4、压缩力结合：是当烤瓷熔附金属修复体冷却后，因合金比瓷的收缩大而快，使瓷的界面受到合金收缩的影响，内部所产生的一种压力。,（二）影响合金与烤瓷结合的相关因素1、合金表面氧化膜的厚度：合金表面氧化层的存在是金瓷结合的前提，它有助于熔瓷在合金表面的润湿，并使各种结合作用得以充分发挥。合金表面氧化层一般在0.22微米范围内可获得金瓷间的最大结合。氧化层过薄或过厚都会降低金瓷的结合强度，如果过厚，氧化层的热胀系数与合金或瓷的热胀系数不同，当加热冷却时，会产生不同应力而导致

29、界面出现裂缝。,控制合金表面氧化层厚度的方法有：控制合金预氧化时间和温度，一般认为对贵金属合金需要预氧化，而非贵金属因本身富含易氧化的镍和铬元素，使表面形成氧化膜，故可以省略预氧化的过程；在负压下进行烧结；合金表面涂布粘接剂；上瓷前在合金表面磨除一层。,2、烤瓷与合金的热胀系数的匹配性：一般认为，烤瓷与合金的热胀系数差值在1.0810-6/以内是相匹配的，否则烧结冷却后界面会残余高应力，影响金瓷结合，并出现瓷折裂。3、合金表面的粗化程度：合金表面一定的粗化程度可使单位面积上沉积的氧化物较之光面多，者将有利于金瓷的结合，改善瓷对合金的润湿效果，提高化学结合力和机械强度。,4、修复体正确的设计和制

30、作：合金基底应有一定的厚度和强度以免变形影响金瓷结合；合金基底的外形设计应保证瓷有均匀一直的厚度，瓷层覆盖的合金面应为光滑和呈凸形的表面，易避免形成凹面和倒凹这样才能保证熔瓷充分润湿合金表面和冷却时瓷层在金属表面形成压缩力；咬合力不应直接接触在合金与烤瓷的连接处，因为该处存在潜在的高应力；彻底清洁合金表面和进行排气处理，清除合金表面的杂质和排除气体可控制界面产生气泡，促进金瓷结合；正确进行合金基底表面的加工，其中包括魔头的选择和打磨的方向等；避免不均匀和过快地烧结或冷却修复体。,（三）增加合金与烤瓷结合的方法1、酸侵蚀法：金属表面的酸蚀处理只适用于贵金属，其目的是去除在加热过程中形成的多余氧化物，改少氧化后合金表面颜色，熔解合金表面的有机物及杂质，控制界面形成气泡，以及降低合金表面的粗糙度。2、涂布粘接剂：目的是控制界面气泡的产生，增加金瓷结合力，提高润湿效果。,3、固位珠法：通过放电加工，在金属表面形成微细均匀的固位珠，再进行表面预氧化处理，其目的是增大金瓷的结合面积和机械嵌合作用。4、点淀积法：目的是控制界面养护没的厚度，提高结合强度。5、喷涂金属氧化物膜法：以达到金瓷间的良好结合。（四）烤瓷熔附金属修复的合金分为贵金属合金和非贵金属合金。,