Ti6Al4V合金以其良好的生物相容性、綜合力學性能和耐腐蝕性能等優(yōu)勢,在醫(yī)學臨床應用中得到了廣泛應用。但Ti6Al4V合金自身不具有抗菌生物功能,所以在醫(yī)用金屬中添加適量的具有抗菌功能的Cu元素,得到具有良好的生物相容性、力學性能以及耐腐蝕性能等綜合性能的抗菌鈦合金,具有廣闊的臨床應用前景。傳統(tǒng)的鈦合金加工工藝流程較為復雜且個性化加工困難,選區(qū)激光熔化技術為口腔用鈦合金的加工提供了新的思路,同時也為個性化醫(yī)療提供了契機。本課題采用選區(qū)激光熔化技術制備Ti6Al4V-5Cu合金樣品,并對激光工藝參數(shù)進行優(yōu)化。利用高精度分析天平、光學顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、電子背散射衍射儀、顯微硬度計、多功能材料表面性能試驗儀和電化學工作站等設備分別對選區(qū)激光熔化Ti6Al4V-5Cu合金的致密度、相組成、顯微組織、平均晶粒尺寸、顯微硬度、摩擦磨損性能以及腐蝕性能進行了系統(tǒng)的測試和分析。實驗結果表明:利用選區(qū)激光熔化技術成功制備出選區(qū)激光熔化Ti6Al4V-5Cu合金樣品。最佳工藝參數(shù)是掃描速度1500mm/s,激光功率260W,光斑直徑70μm,掃描間距45μm,鋪粉厚度30μm,掃描方... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈦合金臼假體及股骨假體Fig.1.1Jointprosthesisandthighboneprosthesisbytitaniumalloy

第1章緒論3選擇地熔化金屬粉末。然后在處理的層上安裝水平刮板，繼而鋪下另一層金屬粉末，根據(jù)下一層的數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)信息有選擇地調整高能激光束，從而往復循環(huán)可以完成，直到制造出整個零件。選區(qū)激光熔化技術具有如下特點：（1）通過選區(qū)激光熔化技術生產的零件的相對密度接近100%，甚至是具有冶金結合的完整實體[16]。選區(qū)激光熔化技術可以大功率熔化金屬粉末，使成形零件的組織結構均勻細小，降低了應力集中。與傳統(tǒng)制備技術相比，提高了金屬零件的性能，可以直接生產終端金屬產品，縮短成形周期；（2）由于選區(qū)激光熔化沉積系統(tǒng)使用高功率密度激光并以極小板直徑激光束熔化金屬粉末，加工后的金屬零件尺寸精度高（高達0.1mm）且表面粗糙度低（Ra30-50μm）[17]。由激光板直徑小，熔點高的金屬可以被低功率激光束熔化，金屬零件可采用單組分金屬粉末制備，而且金屬粉末類型可擴延；（3）從材料性能來看，采用選區(qū)激光熔化沉積技術制造的結構件具有細小均勻的快速凝固結構，提高了成型件的硬度、耐熱性和耐腐蝕性，具有優(yōu)異的綜合性能。選區(qū)激光熔化技術可以熔化金屬粉末，而不是“材料還原制造”，可以生產高尺寸精度和低表面粗糙度的零件。成形零件可以通過噴砂或電解拋光直接使用。由于材料及切削加工的節(jié)省，制造成本可降低20%-40%，生產周期可縮短80%[18]。綜上所述，選區(qū)激光熔化技術以“增材制造”打破了傳統(tǒng)的“減材制造”加工思路，相比于傳統(tǒng)制備工藝，選區(qū)激光熔化技術有效解決了傳統(tǒng)制備工藝所處理不到的圖1.2選區(qū)激光熔化成形原理圖Fig.1.2Schematicdiagramofselectivelasermelting

9第2章試驗材料及研究方法2.1試驗材料2.1.1基體材料為了保證金屬粉末能與基板形成良好的冶金結合，實驗應選擇與金屬粉末成分相近的材料作為基板。因此，本實驗選擇純鈦作為選區(qū)激光熔化實驗的基板。基板尺寸為140mm×140mm×17mm。在實驗前應使用砂紙對基板表面進行打磨，去除氧化皮。使用酒精去除基板表面的油污。將基板放入DZF-6050型真空干燥箱中待用。在進行實驗前應對純鈦基板進行預熱。2.1.2選區(qū)激光熔化材料實驗采用的金屬粉末為Ti6Al4V-5Cu合金粉末，生產商為中航邁特粉冶科技有限公司。粉末粒度為15-45μm。在進行選區(qū)激光熔化實驗前應將金屬粉末放入80℃真空干燥箱中干燥12h。本實驗為了研究Ti6Al4V-5Cu合金粉末的形貌特點，采用掃描電子顯微鏡對實驗粉末進行了觀察。Ti6Al4V-5Cu合金粉末形貌圖如圖2.1所示。2.2選區(qū)激光熔化Ti6Al4V-5Cu合金的制備本實驗使用的激光設備為ProXDMP200型選區(qū)激光熔化設備，發(fā)射的激光波長為1070nm，設備采用逐層鋪粉的方式在純鈦基板上進行選區(qū)激光熔化實驗，選區(qū)激光熔化試驗設備如圖2.2所示。采用蛇形和正交兩種掃描策略，掃描策略原理圖如圖2.3所示。本文設計了九種激光工藝參數(shù)，如表2.1所示。為了防止Ti6Al4V-5Cu合金粉末被氧化，實驗倉采用氬氣保護，控制腔體內氧含量低于100ppm。圖2.1Ti6Al4V-5Cu合金粉末SEM形貌Fig.2.1SEMmorphologyofTi6Al4V-5Cualloypowders沈陽工業(yè)大學碩士學位論文

【參考文獻】：
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本文編號：3453960