鈦合金是自20世紀(jì)50年代左右開始發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬,由于其較好的耐腐蝕性和強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用至航空航天、汽車工業(yè)和醫(yī)療等各領(lǐng)域。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,人們對人工關(guān)節(jié)的耐磨性和使用壽命提出了更高的要求。為進(jìn)一步滿足新型人工關(guān)節(jié)的設(shè)計要求,本文將激光織構(gòu)化技術(shù)應(yīng)用于人工關(guān)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(gòu),其中包括不同平面幾何形狀(圓形、方形、三角形等)的織構(gòu);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(gòu)。使用銷-盤單向旋轉(zhuǎn)摩擦磨損試驗機(jī),在模擬人體環(huán)境的條件下進(jìn)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(xué)特性表現(xiàn)最好的激光織構(gòu)表面幾何特征取值范圍。同時,基于N-S方程建立了織構(gòu)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(jìn)行計算求解,得到了計算域內(nèi)的壓力分布,并通過積分的辦法求解了織構(gòu)表面的理論無量綱承載力,所得到的計算結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行了對比,進(jìn)一步驗證所得到的最佳的織構(gòu)表...

【文章頁數(shù)】：76 頁

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

圖1.2不同三角形梯度織構(gòu)試樣的三維形貌圖

圖1.2不同三角形梯度織構(gòu)試樣的三維形貌圖[52]Fig.1.23-Dtopographyofdifferenttriangulargradienttexturesamples[52].1.2.3織構(gòu)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(nèi)引....

圖1.3本研究技術(shù)路線

圖1.3本研究技術(shù)路線Fig.1.3Technicalrouteofthisresearch.（1）通過控制織構(gòu)凹坑之間的間距從而獲得不同面密度的織構(gòu)表面，控制激光光斑路徑獲得不同平面幾何形狀的織構(gòu)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(gòu)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(gòu)表面的摩擦學(xué)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(jìn)行探究�；诖罅康奈墨I(xiàn)閱讀，我們設(shè)計制備的....

本文編號：3979137