鈦及鈦合金在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛。純鈦無生理毒性且生物相容性好,可作為口腔種植體和人體植入骨的選用材料。但是純鈦存在硬度較低、耐磨損性和耐腐蝕性差等缺點(diǎn),在植入人體后易出現(xiàn)松動、腐蝕導(dǎo)致的失效等問題,從而影響了植入物的長期穩(wěn)定性,并且傳統(tǒng)工藝成形的純鈦不能滿足人體個性化需要,這極大地限制了純鈦在生物醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用。本論文選用國產(chǎn)純鈦?zhàn)鳛榛w材料,通過選區(qū)激光熔化技術(shù)制備純鈦樣品,與傳統(tǒng)的鑄態(tài)純鈦以及進(jìn)口SLM純鈦的性能進(jìn)行了對比。然后在SLM純鈦基體上采用激光熔覆技術(shù)制備TiTa合金涂層,對涂層材料、熔覆工藝、涂層性能進(jìn)行了研究。（1）本文在型號為Truprint1000的德國通快設(shè)備上選區(qū)激光熔化成形國產(chǎn)純鈦試樣。采用正交試驗(yàn)優(yōu)化了SLM純鈦工藝參數(shù),從而得到了致密度高達(dá)99.5%以上的成形件。通過測試最優(yōu)工藝下成形試樣上表面和側(cè)表面的組織性能,發(fā)現(xiàn)上表面組織為細(xì)條狀馬氏體,側(cè)表面為針狀馬氏體,上表面硬度、耐磨性和耐腐蝕性都優(yōu)于側(cè)表面。與傳統(tǒng)鑄態(tài)及SLM進(jìn)口純鈦?zhàn)鲗Ρ妊芯?結(jié)果發(fā)現(xiàn)在拉伸性能方面,SLM國產(chǎn)純鈦完全符合國家標(biāo)準(zhǔn),比傳統(tǒng)工藝制備的純鈦優(yōu)異,與進(jìn)口純鈦差異不大。（2）... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈦鉭二元相圖[20]

中北大學(xué)學(xué)位論文14材料。圖2-1（b）為鉭粉的微觀形貌圖，可以看出掃描電鏡下鉭粉球形度良好。圖2-1（c-f）為鈦鉭混合粉末形貌圖，圖中標(biāo)記圓圈區(qū)域?yàn)殂g粉，方框區(qū)域?yàn)殁伔�，從圖中發(fā)現(xiàn)隨鉭含量增多，鉭顆粒的不規(guī)則化越來越嚴(yán)重，分析原因是當(dāng)鉭顆粒較少時，鈦?zhàn)鳛檐涃|(zhì)粒子，起到了很好的緩沖作用，避免了鉭顆粒之間的互相碰撞（鈦顆粒保護(hù)了鉭顆粒）。鉭含量的增多會加大鉭顆粒之間的撞擊頻率，鉭顆粒粉末扁化，球形度變差。但混合粉末整體球形度良好，具有較好的流動性，適合用作激光熔覆材料。圖2-1粉末SEM形貌圖（a）TA1粉末；（b）Ta粉末；（c）Ti10Ta粉末；（d）Ti20Ta粉末；（e）Ti30Ta粉末Fig.2-1PowderSEMmorphology(a)TA1powder;(b)Tapowder;(c)Ti10Tapowder;(d)Ti20Tapowder;(e)Ti30Tapowder2.2成形設(shè)備2.2.1選區(qū)激光熔化設(shè)備本實(shí)驗(yàn)中基體材料使用的選區(qū)激光熔化設(shè)備是德國通快（TRUMPF）設(shè)備（TruPrint1000），它是一款新型的3D打印金屬設(shè)備（如圖2-2），其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表2-3。該設(shè)備一大亮點(diǎn)是可以通過TRUMPF智能監(jiān)控對整個成形過程進(jìn)行監(jiān)控分析，不但可以實(shí)現(xiàn)對整個流程的檢測，而且可對狀態(tài)和性能進(jìn)行監(jiān)測。通過數(shù)控系統(tǒng)控制整個工作過程，金屬粉末在激光作用下熔化并冷卻凝固獲得零件。該設(shè)備適合小批量小型零件的生產(chǎn)。

中北大學(xué)學(xué)位論文15圖2-2德國通快（TRUMPF）設(shè)備（TruPrint1000）Fig.2-2TRUMPFequipment(TruPrint1000)表2-3TruPrint1000技術(shù)指標(biāo)Table2-3TruPrint1000technicalindicators技術(shù)指標(biāo)單位參數(shù)值技術(shù)指標(biāo)單位參數(shù)值構(gòu)建氣缸mm×mmΦ100×100（高）掃描速度m/s最大6激光源W200光纖激光器保護(hù)氣體氮?dú)狻鍤饨裹c(diǎn)直徑μm55電源V/A/Hz230-7-50/60單層厚度μm20重量Kg705選區(qū)激光熔化技術(shù)的具體成形工藝過程如下：（1）使用Pro-e軟件進(jìn)行試樣的三維建模，在Mgics或者QuantAM軟件上對三維模型進(jìn)行位置的擺放、支撐的添加、工藝參數(shù)的設(shè)置、切片文件的導(dǎo)出，然后將所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入SLM設(shè)備。（2）通過將粉末烘干去潮，并用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分出符合要求的粉末顆粒（粒徑范圍約為0μm-63μm）來提高其流動性，然后安裝基板，將已經(jīng)處理的粉末裝進(jìn)粉末倉內(nèi)。（3）將第一步設(shè)定好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到SLM成形設(shè)備所連接的計(jì)算機(jī)上，關(guān)閉倉門，對成形倉作抽真空處理，待氧氣的含量降低到設(shè)定閥值后，開始充入高純氬氣作為保護(hù)氣體。（4）送粉裝置開始在基板上送粉，激光束按照提前設(shè)定好的切片軌跡選擇性熔化金

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鈦表面銅離子注入對細(xì)菌和細(xì)胞行為的影響[J]. 李昆強(qiáng),喬玉琴,劉宣勇.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]微波燒結(jié)與傳統(tǒng)燒結(jié)對純鈦組織與性能的影響?[J]. 亢寧寧,陳文革,侯蕊,趙千.  粉末冶金技術(shù). 2019(01)
[3]表面熱噴涂技術(shù)的研究[J]. 李帥倫.  河北農(nóng)機(jī). 2017(07)
[4]離子注入表面改性技術(shù)在鈦合金中的研究進(jìn)展[J]. 李孟宇,楊振,徐耀東,常江,崔振鵬.  黑龍江科技信息. 2017(11)
[5]激光熔覆涂層的研究現(xiàn)狀[J]. 林程,狄姣,車顯飛,毛金翔.  中國陶瓷. 2017(04)
[6]鈦合金表面激光熔覆研究進(jìn)展[J]. 王恩庭,李崇桂,黃茜,潘斌,黃旺華.  熱加工工藝. 2016(20)
[7]表面機(jī)械處理納米化對改善鈦基植入物材料機(jī)械及生物學(xué)性能的研究進(jìn)展[J]. 朱文俊,曾莉,曹小建,丁華建.  南通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版). 2015(04)
[8]交流方波微弧氧化電源原理分析與電路設(shè)計(jì)[J]. 谷艷飛,陳克選,王晟.  電焊機(jī). 2014(12)
[9]國產(chǎn)純鈦和Ti-6Al-4V合金鑄造性能研究[J]. 劉洋,穆文玲,李振春,陳小冬.  中國實(shí)用口腔科雜志. 2014(12)
[10]生物醫(yī)用鈦合金的研究進(jìn)展[J]. 張文毓.  化學(xué)與黏合. 2014(05)

博士論文
[1]銀離子注入鈦的抗菌、成骨作用研究[D]. 秦暉.上海交通大學(xué) 2015
[2]純鈦表面磁控濺射氮硅鋯/二氧化鋯納米復(fù)合涂層對鈦瓷結(jié)合強(qiáng)度的影響及其生物學(xué)性能的研究[D]. 王國偉.第四軍醫(yī)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]鈦合金表面激光熔覆高熵合金涂層研究[D]. 李涵.大連理工大學(xué) 2017
[2]鈦鉭合金的組織結(jié)構(gòu)與腐蝕行為研究[D]. 楊帆.西安建筑科技大學(xué) 2015
[3]磁控濺射Ti-Ag-（N）薄膜制備及其性能研究[D]. 郭楊陽.太原理工大學(xué) 2015
[4]溶膠-凝膠法制備SiO2涂層對純鈦耐腐蝕性能的影響[D]. 王道強(qiáng).河北聯(lián)合大學(xué) 2014
[5]磁控濺射Ti/Cu/N納米膜制備及性能研究[D]. 張慧橋.太原理工大學(xué) 2014
[6]激光熔覆同軸送粉機(jī)理研究及裝置設(shè)計(jì)[D]. 李繼濤.中國石油大學(xué) 2011
[7]納米晶體鈦表面生物改性薄膜TiO2制備研究[D]. 趙光偉.江蘇大學(xué) 2009
[8]H13鋼表面制備鈷基合金覆層的組織性能研究[D]. 牟軍偉.武漢理工大學(xué) 2008



本文編號：3227216