表面结构设计对钛合金与超高分子量聚乙烯连接的影响

发布时间：2021-04-16 07:34

　　TC4钛合金与超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的连接在生物医用上有现实且充满前景的应用。如何高效制造稳定可靠的钛合金与超高分子量聚乙烯连接是本文的研究重点。本文设计并通过电子束熔融增材制造（EBM）方法制造了具有多种不同表面结构的钛合金平板,使用热压焊接技术,实现了高质量的焊接,在20*20 mm²焊接面上最大拉伸承载力2446N。研究发现了热压焊接工艺下两种材料之间的三种主要连接机制:1)通过超高分子量聚乙烯的含氧官能基团与钛合金表面的黏附作用;2)粗糙表面提供的微观咬合;3)表面结构设计提供的宏观多孔层咬合。超高分子量聚乙烯在焊接过程中存在一些结构演化:晶粒度降低、晶体取向度增加、晶面间距增加等。超高分子量聚乙烯表面因热输入与氧气作用发生氧化,引入了含氧官能团,促进了钛合金与超高分子量聚乙烯之间的连接。研究分析比较了不同结构下接头力学性能,证明金刚石型多孔结构并不利于超高分子量聚乙烯与钛合金的稳定连接,改进后的蜂窝结构提升了接头的力学性能,增加了接头可靠性,同时亦减少了增材制造的工艺困难度,减少了缺陷发生的几率,增加钛合金多孔层的整体结构强度,降低接头性能波动... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

人工颞下颌关节假体产品图：a)Concepts型；b)Biomet型Fig.1-3TotalMandibularJointProducts:a)Concepts;b)Biomet

第二章实验材料、设备及方法10图2-1材料的实物图Fig.2-1picturesofthematerialsusedinstudy图2-23D打印平板的表面微观形貌Fig.2-2Morphologyofthe3Dprintedplate2.2温度与力的测量过往的研究中业已证明焊接过程中的热输入和力对于焊接接头的连接效果

第二章实验材料、设备及方法10图2-1材料的实物图Fig.2-1picturesofthematerialsusedinstudy图2-23D打印平板的表面微观形貌Fig.2-2Morphologyofthe3Dprintedplate2.2温度与力的测量过往的研究中业已证明焊接过程中的热输入和力对于焊接接头的连接效果

【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印钛合金个体化假体在骨盆肿瘤切除与骨盆重建术中的手术配合[J]. 左育涛,李雪清,黎理利,胡海萍,何冬梅,李小梅.  护理实践与研究. 2018(20)
[2]3D打印金属内植物在骨科的应用特点[J]. 赵敏超,黄燕,袁伟健,迟玉菲,李祖浩,武汉.  中国组织工程研究. 2018(31)
[3]金属材料增材制造（3D打印）技术的局限性[J]. 屈华鹏,张宏亮,冯翰秋,陈海涛,郎宇平,王留兵,许斌,宋丹戎.  热加工工艺. 2018(16)
[4]3D打印制备多孔结构的研究与应用现状[J]. 杨建明,汤阳,顾海,刘永加,黄大志,陈劲松.  材料导报. 2018(15)
[5]钛及钛合金3D打印医用产品的生物安全性[J]. 吴利苹,邹善方,刘睿诚,曾益伟.  中国组织工程研究. 2018(34)
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[7]人工颞下颌关节及其在临床中的应用[J]. 何冬梅,杨驰.  中国实用口腔科杂志. 2017(03)
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[10]汽车轻量化[J]. 魏莹.  现代零部件. 2008(04)

硕士论文
[1]超高分子量聚乙烯结晶行为及其结构性能关系的研究[D]. 俞欣.华东理工大学 2016



本文编号：3141014