【摘要】：激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting,SLM)技術是一種能夠快速成形復雜結構金屬零件的增材制造技術,在定制化程度高的口腔修復領域有廣泛的應用前景。對SLM技術而言,金屬粉末的特性和成形工藝參數(shù)對成形效果有很大影響。本文對牙科CoCrMoW合金粉末的特性進行研究,并對粉末形貌進行定量分析,同時對粉末進行了SLM成形優(yōu)化實驗,研究SLM成形CoCrMoW合金的工藝及性能。對CoCrMoW合金粉末的粒度粒形、流動性、顯微組織等特性進行研究,結果顯示粉末的D10、D50、D90分別為:12.50μm、28.71μm和58.05μm;粒形分析結果顯示:大部分粉末為球形或者近球形,粉末的平均橢圓延伸度為0.212,平均ISO圓度為0.607,74.89%的粉末表面沒有微粒粘連;粉末的松裝密度為4.82 g/cm3,振實密度為5.71 g/cm3;粉末壓縮度為15.6%,由壓縮度與流動性的關系可知粉末流動性良好;XRD結果顯示,合金粉末為FCC結構的γ相。正交試驗結果顯示,最佳的成形工藝參數(shù)為:激光功率160 W,掃描速度400 mm/s,掃描間距0.08 mm,該參數(shù)下成形試樣的相對密度達到98.7%,表面粗糙度為8.3μm;合金的抗拉強度為1154 MPa,屈服強度為852 MPa,顯微硬度為396 HV,均高于鑄造CoCrMoW合金;延伸率為8.5%,斷口呈現(xiàn)準解理斷裂特性。試樣擺放的傾斜角度對激光選區(qū)熔化成形零件的性能有很大影響,隨著成形傾斜角度的增加,試樣的相對密度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢,在90°時相對密度達到最大值99.2%,在30°時達到最小值98.4%;試樣表面粗糙度先增加后減小,在0°時達到最小值7.8μm,在15°時達到最大值19.9μm;試樣的抗拉強度、顯微硬度及延伸率大致呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,在60°時,抗拉強度和顯微硬度達到最大值,分別為1174 MPa和413HV;在45°時,延伸率達到最大值12.9%。SLM成形的CoCrMoW合金在25℃~500℃的線膨脹系數(shù)為14.1×10-6/℃,與VITA VMK 95系列烤瓷材料的熱膨脹系數(shù)有較好的匹配性;電化學腐蝕結果顯示:在溫度為37℃,pH值為6.8的人工唾液中,SLM成形的CoCrMoW合金耐腐蝕性能優(yōu)于鑄造件。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF122;TG665
【圖文】：

具體如下：處理：利用計算機繪制或者通過三維掃描得到模型的件，然后對 STL 格式的模型進行支撐添加、切片處理及即為加工層厚，路徑規(guī)劃決定了激光在每一層加工過程形過程：鋪粉裝置按照設定的層厚在基板上鋪置粉末據(jù)路徑規(guī)劃得到的掃描路線對粉末進行激光熔化成形截面；一層加工完成后，基板下降一個加工層厚的高度鋪粉、熔化，如此重復以上步驟，層層疊加，最終成形出-1 所示[12]。過程：SLM 成形得到的試樣粘連在基板上，需要將件與基板之間的支撐，然后根據(jù)需要，可以選擇對樣品到零件最終的使用要求。

第一章 緒論策略對 SLM 成形 Ti6Al4V 零件性能的影響，結果表明，與 X 軸單向掃描和 X 軸來回掃描的成形零件相比，采用層間正交掃描策略成形的零件致密度更高，達到了 99.9%。華南理工大學的楊雄文[19]以不銹鋼粉末為原材料，研究了不同掃描策略對成形精度的影響結果發(fā)現(xiàn)：X 軸來回掃描的成形精度高于 X 軸單向掃描；層間錯開和層間正交掃描方式的成形精度高于單方向掃描；正交層錯掃描方式的成形精度比輪廓偏移方式高，具體的掃描策略示意圖如圖 1-2。

圖 1-3 拉伸試樣加工策略[22]：(a)水平方向；(b)垂直方向Fig.1-3 Processing strategies of the tensile specimens:(a) Horizontal processing, (b) Vertical processing由以上的研究結果可以看到，激光選區(qū)熔化技術的成形效果受加工工藝參數(shù)、掃描策略、試樣擺放方式等多方面的影響，合理控制加工工藝參數(shù)可以有效減少成形過程中的缺陷，從而提高成形質量。對于不同加工設備、不同材料，都需要進行工藝參數(shù)優(yōu)化，因此，對 SLM 成形工藝進行更加深入的研究十分有意義。1.2.4 激光選區(qū)熔化成形在生物醫(yī)用領域的應用現(xiàn)狀傳統(tǒng)的醫(yī)用金屬材料一般通過鑄造或者鍛造后機加工的方式成形，但是生物醫(yī)用零件具有形狀復雜、批量小、個性化程度高的特點，采用傳統(tǒng)的成形方法難以滿足這些要求，而 SLM 技術彌補了傳統(tǒng)成形方法的不足，能夠快速高效成形出形狀復雜的個性化生物醫(yī)用零件。臨床上常見的生物醫(yī)用金屬材料主要有：鈷鉻合金、鈦合金以及不銹鋼，

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本文編號：2801749