發(fā)布時(shí)間：2021-11-27 10:31

　　鈦合金憑借優(yōu)良的力學(xué)性能、耐蝕性能和生物相容性,在醫(yī)用植入材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,因彈性模量遠(yuǎn)高于人體骨骼,容易引起“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象,導(dǎo)致植入體松動(dòng)。采用電子束增材制造技術(shù)制備多孔Ti-6Al-4V可有效降低彈性模量,但表面不可避免的會(huì)產(chǎn)生因“粉末黏附”和“球化效應(yīng)”而導(dǎo)致的未熔融顆粒,使構(gòu)件粗糙度增大。因此,本文通過(guò)研究化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光以及化學(xué)磨粒流拋光對(duì)電子束增材制造Ti-6Al-4V合金粗糙度、厚度減少量和材料（重量）去除率（MRR）的影響,獲得適宜的拋光工藝,并研究了電化學(xué)和疲勞行為。研究發(fā)現(xiàn),在氫氟酸溶液中加入適量硝酸可以降低Ti-6Al-4V合金厚度減少量和MRR,同時(shí)防止氫脆的發(fā)生。以氫氟酸和硝酸為溶液進(jìn)行化學(xué)拋光后,合金表面平坦光滑,無(wú)未熔融顆粒存在,粗糙度可達(dá)1.651μm。合適的化學(xué)拋光工藝參數(shù)為5%氫氟酸、10%硝酸和85%水的溶液下拋光5.5h;電化學(xué)拋光較合適的工藝參數(shù)為4%氫氟酸、8%硝酸和88%水的溶液下拋光3h,拋光后的粗糙度可達(dá)5.515μm;化學(xué)磨粒流拋光較合適的拋光工藝參數(shù)為5.5%氫氟酸、11%硝酸和83.5%水的溶液拋光4h,拋光后粗糙度可達(dá)3.... 

【文章來(lái)源】：煙臺(tái)大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈦合金增材制造設(shè)備（a）與粉材（b）

煙臺(tái)大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 人使用乙二醇與氯化鈉溶液對(duì)鈦合金進(jìn)行電化學(xué)拋光，將表面粗糙度降低至2.341nm[37]。徐博達(dá)等人還嘗試在電化學(xué)拋光中加入磁場(chǎng)，進(jìn)一步提高拋光效率[38]。圖1.2電化學(xué)拋光截面圖[34]Fig.1.2Sketchmapofelectrochemicalpolishing1.4.2化學(xué)拋光化學(xué)拋光是指將需要拋光的樣品放入拋光溶液中后通過(guò)形成電極電位差的方式優(yōu)先對(duì)陽(yáng)極部分進(jìn)行拋光的電化學(xué)反應(yīng)。主要過(guò)程包括預(yù)處理、拋光和拋光后處理三部分，通過(guò)預(yù)處理主要是為了去除表面油漬雜質(zhì)，保證實(shí)驗(yàn)的精確性；拋光過(guò)程中要讓樣品或腐蝕液保持晃動(dòng)以保證拋光的均勻，通過(guò)調(diào)整拋光時(shí)間、拋光溶液配比、拋光溫度等方式達(dá)到最好的拋光效果。拋光后對(duì)樣品進(jìn)行反復(fù)沖洗，避免殘留的腐蝕液對(duì)樣品過(guò)度腐蝕。由于化學(xué)拋光本身也屬于電化學(xué)反應(yīng)，研究者則普遍認(rèn)為化學(xué)拋光與電化學(xué)拋光的粘膜機(jī)理是相同的，化學(xué)拋光相比于其他拋光方式，體系簡(jiǎn)單，影響因素少且對(duì)樣品形狀要求低是它最大的優(yōu)勢(shì)[39]。盡管化學(xué)拋光已經(jīng)有多年的歷史，但是對(duì)于鈦的化學(xué)拋光并不常見(jiàn)。曾東等人采用氫氟酸：硝酸為1：1的拋光溶液對(duì)口腔鑄鈦進(jìn)行化學(xué)拋光，將表面粗糙度降到

煙臺(tái)大學(xué)碩士學(xué)位論文 9 0.092μm[40]。張肖炎等人采用NH4F、HNO3和尿素作為腐蝕液對(duì)鈦合金進(jìn)行化學(xué)拋光，有效控制了化學(xué)拋光氫脆現(xiàn)象的發(fā)生[41]。更多的學(xué)者通過(guò)將化學(xué)拋光與其他拋光方式結(jié)合，采用化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）[42-44]和化學(xué)磨粒流拋光對(duì)合金進(jìn)行腐蝕，并取得顯著成效�；瘜W(xué)類(lèi)拋光對(duì)于鈦合金的粗糙度降低效果明顯，但增材制造多孔鈦合金形狀復(fù)雜，表面粗糙度較高，不能使用砂紙打磨處理，在拋光的過(guò)程中為了得到更低的粗糙度可能需要的拋光時(shí)間較長(zhǎng)。腐蝕過(guò)程中優(yōu)先腐蝕凸起部分不代表凹陷部分能幾乎不被腐蝕，但我們必須保證金屬構(gòu)件的力學(xué)性能不被影響，因此我們?cè)u(píng)價(jià)拋光效果時(shí)既要考慮粗糙度，也要考慮對(duì)構(gòu)件尺寸和力學(xué)性能的影響。圖1.3是電子束增材制造多孔鈦合金原始狀態(tài)與化學(xué)拋光后的表面形貌。圖1.3電子束增材制造多孔合金原始狀態(tài)（a）與化學(xué)拋光后（b）的表面形貌Fig.1.3SurfacemorphologiesofthealloysbyEBMbefore(a)andafter(b)chemicalpolishing1.4.3磨粒流拋光磨粒流拋光（AbrasiveFlowMachining，AFM）是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的新型拋光方式，主要是通過(guò)高速流動(dòng)的液體帶動(dòng)微小且具有粘彈性的半固體顆粒反復(fù)沖擊待加工的樣品從而得到拋光效果。磨粒沖擊掉的構(gòu)件表面粒子也將隨著液體流走，不會(huì)對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生影響。對(duì)磨粒流拋光來(lái)說(shuō)，磨粒球的尺寸、性能的選擇以及液體的流速是最大的影響因素。磨粒流拋光一般是對(duì)粗糙度在1μm以下的樣品進(jìn)行拋ab

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本文編號(hào)：3522101