鈦合金是自20世紀50年代左右開始發(fā)展起來的一種重要的結構金屬,由于其較好的耐腐蝕性和強度較高等優(yōu)點被應用至航空航天、汽車工業(yè)和醫(yī)療等各領域。隨著先進制造技術的發(fā)展,人們對人工關節(jié)的耐磨性和使用壽命提出了更高的要求。為進一步滿足新型人工關節(jié)的設計要求,本文將激光織構化技術應用于人工關節(jié)鈦合金材料表面。使用皮秒激光系統(tǒng)在Ti-6Al-4V合金表面制備出一系列不同幾何特征的織構,其中包括不同平面幾何形狀(圓形、方形、三角形等)的織構;水平方向上收斂程度不同的收斂楔(長寬比L/W=0.25-4),垂直方向上不同的微坡度(長深比L/D=5-30)的三角形梯度織構。使用銷-盤單向旋轉摩擦磨損試驗機,在模擬人體環(huán)境的條件下進行摩擦磨損實驗,通過對比各試樣的摩擦系數(shù)、磨損率和磨痕,以探究得到摩擦學特性表現(xiàn)最好的激光織構表面幾何特征取值范圍。同時,基于N-S方程建立了織構表面在流體潤滑狀態(tài)下的流場數(shù)值模型,通過商業(yè)CFD分析軟件Fluent對模型進行計算求解,得到了計算域內的壓力分布,并通過積分的辦法求解了織構表面的理論無量綱承載力,所得到的計算結果與實驗結果進行了對比,進一步驗證所得到的最佳的織構表...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1不同平面幾何形狀及截面幾何形貌的原理圖

的織構形狀從而獲得最佳的具有減摩抗磨效果的織構形狀[49-50]。對于梯度織構試樣，近年Lu等人的團隊進行了探索，他們分別通過設置圓形、方形織構試樣的截面為楔形[51]以及設置不同長深比的三角形楔形梯度織構[52]，對楔形梯度織構化試樣的摩擦學特性進行了實驗分析。其所采用的摩....

圖1.2不同三角形梯度織構試樣的三維形貌圖

圖1.2不同三角形梯度織構試樣的三維形貌圖[52]Fig.1.23-Dtopographyofdifferenttriangulargradienttexturesamples[52].1.2.3織構表面的生物相容性研究生物相容性主要指非活性材料在生物體內引....

圖1.3本研究技術路線

圖1.3本研究技術路線Fig.1.3Technicalrouteofthisresearch.（1）通過控制織構凹坑之間的間距從而獲得不同面密度的織構表面，控制激光光斑路徑獲得不同平面幾何形狀的織構試樣，以及控制凹坑軸向的激光加工參數(shù)獲得垂直方向上不同的梯度織構試樣....

圖2.1皮秒激光器及其加工過程

圖2.1皮秒激光器及其加工過程Fig.2.1Picosecondlaserandprocessing.為探究不同幾何形狀的織構表面的摩擦學特性，我們需要考慮對比實驗的精確性和一致性，并合理安排實驗。故在此之前需要對最佳面密度進行探究�；诖罅康奈墨I閱讀，我們設計制備的....

本文編號：3979137