選區(qū)激光熔化成型醫(yī)用Ti-6Al-4V合金的組織和性能研究.pdf

1、選區(qū)激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）是一種新型增材制造技術(shù)，由于采用逐層疊加的加工方法，該技術(shù)消除了傳統(tǒng)加工方法對幾何形狀的限制，在制備帶內(nèi)孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和個性化制作等方面具有顯著的優(yōu)勢。為降低TC4鈦合金醫(yī)用植入體的彈性模量、減小應(yīng)力屏蔽、適應(yīng)不同患者的個體需求等提供了一種有效的解決方案。為此，本文選擇了一種高品質(zhì)的TC4鈦合金粉末，對其理化性能進行了測試，并采用SLM技術(shù)制備出合金塊體，通過對其微觀組

2、織、力學(xué)性能及生物學(xué)性能等的檢測分析，發(fā)現(xiàn)這種成型件滿足生物醫(yī)用植入材料的要求。
　　論文取得了以下主要研究結(jié)論：
　?、俦疚氖褂玫?TC4合金粉末球化程度很高，顆粒表面光滑，粒度范圍在3-52μm之間，平均粒度30.65μm，比表面積0.0652m2/g，粉末的松裝密度為2.67g/cm3，無流動性，安息角38°。
　?、?SLM成型的工藝參數(shù)為：激光功率170W，光斑直徑0.1mm，掃描間距0.1mm，鋪粉厚度0.

3、04mm，掃描速度1.2m/s；成型件致密度達到99.5％；表面粗糙度為上表面（鋪粉方向）22.47μm、側(cè)表面（疊加方向）60.13μm。
　?、鄯勰┙鹣嘟M織為細小的針狀α′馬氏體。SLM成型TC4的微觀組織為細針狀α′馬氏體，退火后組織有所粗化。打印件側(cè)面的微觀組織是由貫穿多個熔覆層呈外延生長的β柱狀晶粒組成，正面組織呈網(wǎng)格狀特征，與激光掃描途徑的層間旋轉(zhuǎn)角度基本吻合。
　?、?SLM成型 TC4合金主要力學(xué)性能為：抗拉

4、強度1202MPa、屈服強度1029MPa、延伸率8.3%、上表面硬度HV402、側(cè)表面硬度HV418。SLM成型件的強度和硬度高于傳統(tǒng)鑄鍛TC4合金，但塑性略低；拉伸斷口的微觀形貌主要為韌性+準解理特征。
　?、菰赟BF仿生溶液和Ringer’s生理鹽液中SLM成型TC4合金相比于傳統(tǒng)鑄軋工藝制備的TC4合金有著更好的耐蝕性能；退火后的SLM成型TC4合金相比退火前的腐蝕性能有所下降。
　　⑥ SLM成型態(tài)及退火后的TC4