激光近凈成形制備316L不銹鋼多孔材料工藝研究.pdf

1、316L不銹鋼是現(xiàn)階段研究使用最為普遍的醫(yī)用金屬材料之一，材料具備優(yōu)秀的力學(xué)強(qiáng)度、高耐磨性、良好的抗疲勞性以及足夠的韌性?？墒轻t(yī)用植入物需要良好的生物相容性，包括與生物體匹配的楊氏模量，而傳統(tǒng)316L不銹鋼材料的楊氏模量超過(guò)190GPa，超過(guò)人體正常骨骼，容易引起“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致植入物侵害正常骨組織。因此通過(guò)引入孔隙，研究如何有效地降低316L不銹鋼的楊氏彈性模量，提高其生物相容性是一項(xiàng)非常有意義的工作。
　　本文探討了

2、現(xiàn)階段激光近凈成形技術(shù)制備多孔材料的優(yōu)勢(shì)、研究現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展，建立了多孔成形的單層溫度場(chǎng)仿真模型，通過(guò)孔隙率的選取設(shè)計(jì)了多孔結(jié)構(gòu)并制備了316L不銹鋼多孔試件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了多孔試件的表面形貌、力學(xué)性能以及生物相容性。以下為主要內(nèi)容：
　　通過(guò)對(duì)激光近凈成形過(guò)程模擬建立了單道成形和單層孔隙有限元分析模型，討論了多孔成形過(guò)程中熔池的溫度場(chǎng)變化；同時(shí)進(jìn)行模型參數(shù)化設(shè)計(jì)，獲得不同大小孔隙和孔徑試件。
　　其次，通過(guò)Nelson關(guān)系

3、式計(jì)算了多孔材料目標(biāo)孔隙率，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了多孔結(jié)構(gòu)，利用激光近凈成形技術(shù)制備了不同孔徑的多孔試件；研究了不同目標(biāo)孔隙下孔徑尺寸的變化規(guī)律，為制備合理孔徑的多孔試樣提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　最后，對(duì)多孔試樣微觀組織進(jìn)行了金相試驗(yàn)，測(cè)量了其微觀硬度；通過(guò)壓縮實(shí)驗(yàn)測(cè)試了不同孔隙多孔試樣的抗壓力學(xué)性能；通過(guò)羥基磷灰石實(shí)驗(yàn)探討了316L不銹鋼多孔試件的生物相容性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：激光近凈成形多孔試件晶粒組織細(xì)密，硬度值高于一般鑄件；孔隙的引入可