电子束熔融沉积法制备Ti6Al4V人工髋关节组织和性能的研究

发布时间：2021-05-08 03:33

　　钛及钛合金以其优异的耐蚀性、生物相容性、力学性能和加工性能,被广泛应用于医疗领域。增材制造技术因可以对植入物进行个性化定制,引起了学术界和临床上越来越多的关注。但3D打印钛合金中存在孔洞等缺陷,并且微观组织存在显著的取向性,这对其力学性能有显著影响。此外,不同热处理工艺对3D打印钛合金组织和性能的影响还缺乏研究。本文研究了电子束熔融沉积法（EBM）制备的Ti6Al4V钛合金在堆积平面（XOY面）和堆积高度所在平面（XOZ面）上的微观组织、缺陷和力学性能。重点研究了不同热处理工艺对材料组织和力学性能的影响。研究发现在堆积平面和堆积高度所在平面上的组织存在明显各向异性,材料在堆积平面上的强度更高,在堆积方向上的塑性更好。本文还探究了EBM法Ti6Al4V合金在900℃、1000℃以及1100℃下保温1 h并空冷（AC）后微观组织和力学性能的变化。结果表明,经过900℃/60 min/AC、1000℃/60 min/AC和1100℃/60 min/AC热处理后,合金的晶粒尺寸从102.45μm分别长大到122.73μm、209.34μm和509.67μm。X射线衍射结果显示,热处理后钛合合金... 

【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】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 钛及钛合金
        1.2.1 钛合金的组织和性能
        1.2.2 钛合金的晶体结构
    1.3 金属增材制造技术及其应用
        1.3.1 金属增材制造技术
        1.3.2 增材制造技术制备的钛合金内部缺陷
        1.3.3 增材制造技术制备的钛合金在医疗领域的应用
    1.4 热处理对钛合金组织和力学性能的影响
    1.5 研究背景、目的和内容
第二章 实验材料、仪器设备及实验方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验方法及设备
        2.2.1 EBM法 Ti6Al4V合金制备
        2.2.2 成分检测
        2.2.3 原料粉末粒度和形貌分析
        2.2.4 接触角测试
        2.2.5 密度和孔隙率测定
        2.2.6 相变点测定
        2.2.7 热处理工艺
        2.2.8 组织观察
        2.2.9 硬度测试
        2.2.10 拉伸性能试验
    2.3 实验仪器和设备
第三章 EBM法 Ti6Al4V合金组织和缺陷研究
    3.1 原料粉末表征
    3.2 EBM法 Ti6Al4V合金人工关节表面形貌研究
    3.3 不同堆积高度XOY面组织研究
    3.4 不同堆积高度亲水性研究
    3.5 不同堆积高度XOY面缺陷研究
    3.6 EBM法 Ti6Al4V合金相特征
        3.6.1 相及成分研究
        3.6.2 XOY面及XOZ面组织取向性研究
        3.6.3 XOY面及XOZ面上组织尺寸研究
    3.7 EBM法 Ti6Al4V合金缺陷研究
    3.8 本章小结
第四章 EBM法 Ti6Al4V合金力学性能研究
    4.1 EBM法钛合金拉伸性能研究
        4.1.1 拉伸曲线
        4.1.2 拉伸断口分析
    4.2 不同堆积高度硬度研究
    4.3 本章小结
第五章 热处理对EBM法 Ti6Al4V合金组织及性能的影响
    5.1 相变点测定
    5.2 热处理后组织观察
    5.3 EBSD组织取向性分析
    5.4 热处理后拉伸性能变化
    5.5 拉伸断口分析
    5.6 本章小结
第六章 总结及展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的学术成果



本文编号：3174592