本文關(guān)鍵詞：選區(qū)激光熔化成型醫(yī)用Ti-6Al-4V合金的組織和性能研究

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【摘要】：選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)是一種新型增材制造技術(shù),由于采用逐層疊加的加工方法,該技術(shù)消除了傳統(tǒng)加工方法對(duì)幾何形狀的限制,在制備帶內(nèi)孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和個(gè)性化制作等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。為降低TC4鈦合金醫(yī)用植入體的彈性模量、減小應(yīng)力屏蔽、適應(yīng)不同患者的個(gè)體需求等提供了一種有效的解決方案。為此,本文選擇了一種高品質(zhì)的TC4鈦合金粉末,對(duì)其理化性能進(jìn)行了測(cè)試,并采用SLM技術(shù)制備出合金塊體,通過(guò)對(duì)其微觀組織、力學(xué)性能及生物學(xué)性能等的檢測(cè)分析,發(fā)現(xiàn)這種成型件滿足生物醫(yī)用植入材料的要求。論文取得了以下主要研究結(jié)論:①本文使用的TC4合金粉末球化程度很高,顆粒表面光滑,粒度范圍在3-52μm之間,平均粒度30.65μm,比表面積0.0652m2/g,粉末的松裝密度為2.67g/cm3,無(wú)流動(dòng)性,安息角38°。②SLM成型的工藝參數(shù)為:激光功率170W,光斑直徑0.1mm,掃描間距0.1mm,鋪粉厚度0.04mm,掃描速度1.2m/s;成型件致密度達(dá)到99.5%;表面粗糙度為上表面(鋪粉方向)22.47μm、側(cè)表面(疊加方向)60.13μm。③粉末金相組織為細(xì)小的針狀α′馬氏體。SLM成型TC4的微觀組織為細(xì)針狀α′馬氏體,退火后組織有所粗化。打印件側(cè)面的微觀組織是由貫穿多個(gè)熔覆層呈外延生長(zhǎng)的β柱狀晶粒組成,正面組織呈網(wǎng)格狀特征,與激光掃描途徑的層間旋轉(zhuǎn)角度基本吻合。④SLM成型TC4合金主要力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度1202MPa、屈服強(qiáng)度1029MPa、延伸率8.3%、上表面硬度HV402、側(cè)表面硬度HV418。SLM成型件的強(qiáng)度和硬度高于傳統(tǒng)鑄鍛TC4合金,但塑性略低;拉伸斷口的微觀形貌主要為韌性+準(zhǔn)解理特征。⑤在SBF仿生溶液和Ringer’s生理鹽液中SLM成型TC4合金相比于傳統(tǒng)鑄軋工藝制備的TC4合金有著更好的耐蝕性能;退火后的SLM成型TC4合金相比退火前的腐蝕性能有所下降。⑥SLM成型態(tài)及退火后的TC4合金的溶血率分別為1.434%、1.389%,小于5%,不會(huì)引起急性溶血,表現(xiàn)出較為優(yōu)良的血液相容性;兩種狀態(tài)合金的細(xì)胞毒性均為0級(jí),對(duì)成骨細(xì)胞沒(méi)有毒性,呈現(xiàn)出良好的細(xì)胞相容性。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.08;TG146.23

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本文編號(hào)：1146211