激光冲击强化医用Ti6Al4V合金腐蚀磨损及其耦合行为研究

发布时间：2024-07-08 18:23

　　目前,在医用领域中,Ti6Al4V合金已经成为广泛使用的金属材料,但在异常复杂的人体环境中,会发生腐蚀、磨损及其耦合作用行为,将大大降低其服役时间,因此急需提高其耐腐蚀磨损性能。相比传统表面改性技术,激光冲击强化具有高稳定的残余应力及微观结构,常用于提高医用钛合金的机械和生物性能。本文以医用Ti6Al4V合金为研究对象,探究腐蚀磨损及其耦合作用机理,开展激光冲击强化实验、腐蚀磨损实验、摩擦磨损实验和电化学腐蚀实验,分析不同激光冲击强化工艺参数对医用Ti6Al4V合金在改良版SBF模拟体液中的腐蚀磨损及其耦合行为的影响,并通过实验验证激光冲击强化抗腐蚀磨损及其耦合作用机理。主要研究内容包括如下:1、医用Ti6Al4V合金的激光冲击强化实验研究。该实验研究激光功率密度和激光冲击次数对表面粗糙度、表面和深度方向的残余应力、表面及截面硬度等表面完整性的影响。实验结果表明:随着激光功率密度和冲击次数的增大,医用Ti6Al4V合金表面粗糙度、表面硬度值和表面残余应力均增大,最大表面残余压应力为-804.7MPa,其深度方向的硬度值和残余应力影响层逐渐降低,最深分别可达0.5⁰...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景及意义
    1.3 研究现状及分析
        1.3.1 医用Ti6Al4V合金
        1.3.2 表面改性技术
    1.4 激光冲击强化技术的应用
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 激光冲击强化腐蚀磨损理论
    2.1 引言
    2.2 医用钛合金的腐蚀电化学原理
        2.2.1 腐蚀热力学
        2.2.2 腐蚀动力学
        2.2.3 医用钛合金的钝化
        2.2.4 电化学阻抗谱
    2.3 医用钛合金的摩擦磨损原理
    2.4 医用钛合金的腐蚀磨损原理
    2.5 激光冲击强化抗腐蚀磨损机理
    2.6 本章小结
第三章 激光冲击强化医用Ti6Al4V合金表面完整性研究
    3.1 引言
    3.2激光冲击强化实验
        3.2.1 实验试样及设备
        3.2.2 实验方案
    3.3 表面完整性检测
        3.3.1 表面粗糙度
        3.3.2 维氏硬度
        3.3.3 残余应力
    3.4 本章小结
第四章 激光冲击强化医用Ti6Al4V合金摩擦磨损性能研究
    4.1 引言
    4.2 腐蚀磨损及摩擦磨损实验设计
        4.2.1 实验试样及设备
        4.2.2 实验参数
    4.3 结果与分析
        4.3.1 摩擦系数
        4.3.2 磨损量
        4.3.3 磨痕形貌
    4.4 本章小结
第五章 激光冲击强化医用Ti6Al4V合金腐蚀性能研究
    5.1 引言
    5.2 基于腐蚀磨损实验的电化学腐蚀实验设计
        5.2.1 实验试样及设备
        5.2.2 实验参数
    5.3 结果与分析
        5.3.1 腐蚀热力学分析
        5.3.2 腐蚀动力学分析
        5.3.3 电化学阻抗谱
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：4003686