激光選區(qū)熔化（Selective Laser Melting,SLM）是最主要的增材制造技術(shù)之一。SLM技術(shù)利用高能激光束逐層熔化微細(xì)金屬粉末,可直接制造近致密的復(fù)雜金屬零件,特別適合具有個性化外形和內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)人體骨骼植入體的制造。鈦鈮合金（Titanium-niobium,Ti-Nb）是一種近β型鈦合金,具有比強(qiáng)度高、模量低、耐腐蝕性好和生物相容性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn),是理想的人體骨骼植入體替代材料。本文以純Ti和純Nb粉末為原始材料,采用機(jī)械球磨法制備多種組分的混合粉末,并利用SLM技術(shù)制備了不同配比的Ti-x Nb合金（x=0,15,25,45 at.%）。系統(tǒng)研究了Nb含量對成形試樣相組成、微觀組織、力學(xué)性能、體外磷灰石形成能力及耐腐蝕性能的影響,主要結(jié)論如下:（1）優(yōu)化了Ti-15Nb合金SLM成形工藝參數(shù)。優(yōu)化后的工藝參數(shù)如下:激光功率330 W,掃描速度1000 m/s,鋪粉層厚0.03 mm,掃描間距0.10 mm。Ti-15Nb合金的顯微組織由針狀α’馬氏體和β晶粒組成,并含有少量微裂紋、微孔及未熔化Nb顆粒。在優(yōu)化激光能量密度（110 J/mm3）下可獲得較高致密度（97.... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

常用的生物金屬材料的楊氏模量值

1.2.2 鈦鈮合金Ti-Nb 合金的彈性模量較低且沒有毒性，是很有發(fā)展前景的骨骼植入體材料，近年來得到廣泛的關(guān)注。如圖 1-2（a）所示，在平衡條件下，Ti-Nb 合金中僅存在兩個穩(wěn)定相： 相及 β 相。一般來說，β 相為高溫相。在 CP-Ti 中，β 相轉(zhuǎn)變溫度為 882 ℃。當(dāng)Nb 含量低于 3 at.% 時，室溫下為穩(wěn)定的 相。隨著 Nb 含量的增加，β 相轉(zhuǎn)變溫度逐漸降低，室溫穩(wěn)定相變成了 + β 相。此外，混合相中 β 相的含量隨 Nb 含量的增加而增加，最終室溫穩(wěn)定相變?yōu)?β 相。如圖 1-2（b）所示，在非平衡狀態(tài)下，除 和 β 相，Ti-Nb 合金中還可能出現(xiàn)幾個亞穩(wěn)相（ ′， ″ 和 ω），它們的存在由合金成分和冷卻速度綜合作用決定。當(dāng)合金中 Nb 含量小于 14.3 at. %，淬火后 β 相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（ ′ 和″）；當(dāng)合金中 Nb 含量在 14.3 - 25.5 at. %之間，若緩慢冷卻到室溫（20 ℃），則合金中包含 ω 相，而若急冷，則包含馬氏體相；當(dāng)合金中的 Nb 含量在 25.5 - 42.2 at. %之間，淬火后合金中可能含有 ω 相沉淀；當(dāng) Nb 含量超過 42.2 at. %時，室溫下為單 β 相[18, 19]。

圖 1-3 SLM 技術(shù)基本原理示意圖[25]Fig. 1-3 Basic principle schematic of SLM technology1.3.2 技術(shù)特點(diǎn)SLM 技術(shù)是當(dāng)今世界最先進(jìn)、發(fā)展最快的金屬增材制造技術(shù)之一，有別于傳統(tǒng)制造金屬零件去除材料的加工思路，該技術(shù)基于增材制造的理念，按照三維模型直接成形零件，避免了傳統(tǒng)制造技術(shù)的許多限制，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢：（1）成形材料廣泛由于激光束聚焦性好，其熱量集中于一點(diǎn)，可以產(chǎn)生很高的溫度，能夠熔化鎳基高溫合金等熔點(diǎn)高的金屬粉末，大大擴(kuò)展了可成形金屬的種類[1]。目前，SLM 技術(shù)可成形材料包括不銹鋼、模具鋼、Ni 基合金、Ti 基合金、Co-Cr 合金、Al 合金和貴金屬等金屬材料以及陶瓷、尼龍和聚酯乙烯等非金屬材料。（2）復(fù)雜零件制造周期短傳統(tǒng)復(fù)雜金屬零件的制造工藝復(fù)雜且制造周期長，而 SLM 技術(shù)是利用激光束直接

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]處在變革中的醫(yī)用金屬材料[J]. 鄭玉峰,吳遠(yuǎn)浩.  金屬學(xué)報. 2017(03)
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博士論文
[1]激光選區(qū)熔化成形模具鋼材料的組織與性能演變基礎(chǔ)研究[D]. 趙曉.華中科技大學(xué) 2016
[2]醫(yī)用合金粉末激光選區(qū)熔化成形工藝與性能研究[D]. 張升.華中科技大學(xué) 2014

碩士論文
[1]激光選區(qū)熔化Ni 625合金工藝基礎(chǔ)研究[D]. 張潔.華中科技大學(xué) 2015
[2]Co-Cr合金修復(fù)體選擇性激光熔化工藝及力學(xué)性能研究[D]. 徐恬.華中科技大學(xué) 2013
[3]含硅羥基磷灰石的制備和體外生物活性研究[D]. 劉克軍.揚(yáng)州大學(xué) 2013
[4]選區(qū)激光熔化成形Ti基納米復(fù)合材料的工藝、組織及性能[D]. 孟廣斌.南京航空航天大學(xué) 2012



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