基于分区扫描策略的选区激光熔化Ti6Al4V钛合金成形质量研究

发布时间：2021-05-16 19:46

　　选区激光熔化工艺因具有可个性化制造、易于成形复杂结构、成形高精度高和成形件力学性能优异等突出特点,在骨科植入、口腔齿科修复、辅助医疗器具等医疗器械的制造中得到了广泛应用。尽管如此,成形试样表面质量欠佳、悬垂结构成形较差、表面易粘粉、特殊几何形状成形能力不足等问题常常阻碍着选区激光熔化技术的推广。针对这些问题,本文采用江苏永年激光成形技术有限公司研发的YLM-300-Ⅲ型选区激光熔化设备,基于分区扫描策略研究了分区扫描主要参数对Ti6Al4V钛合金SLM成形件的表面质量、致密度、显微硬度的影响,得到了优化后的成形工艺参数;同时,对轮廓扫描参数等搭配参数也进行了实验研究,得到了优化后的搭配参数;并采用成形能力测试模型对优化后的工艺参数进行了成形能力测试。通过正交和单因素实验,分析了分区扫描策略和传统整体扫描策略条件下,成形试样的表面质量、致密度、显微硬度。首先,总结出了选区激光熔化医用Ti6Al4V钛合金的四种典型表面形貌。综合考虑成形件的表面质量、致密度、内部显微组织等试验结果,得到优化后的分区扫描主要工艺参数。基于多重勾边配合内填充的扫描策略,采用正交实验优化轮廓线扫描参数。根据实验结... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 选区激光熔化
        1.2.1 选区激光熔化原理
        1.2.2 选区激光熔化技术应用
        1.2.3 选区激光熔化技术工艺研究现状
    1.3 国内外选区激光熔化成形钛合金研究现状
        1.3.1 国内选区激光熔化成形钛合金现状
        1.3.2 国外选区激光熔化成形钛合金现状
        1.3.3 选区激光熔化扫描策略研究现状
        1.3.4 选区激光熔化成形钛合金目前存在的问题
    1.4 选区光熔化成形医用钛合金研究现状及存在问题激
        1.4.1 医用钛合金的质量要求
        1.4.2 选区激光熔化成形医用钛合金的研究现状
        1.4.3 选区激光熔化成形医用钛合金存在问题
    1.5 课题研究内容及意义
第二章 实验材料与研究方法
    2.1 实验材料与实验设备
        2.1.1 粉末材料与基板材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 研究方案设计
        2.2.1 钛合金成形工艺优化
        2.2.2 成形质量影响因素分析与侧面粘粉优化研究
        2.2.3 单层扫描方式、成形精度、相对密度优化研究
    2.3 检测方法与设备
第三章 分区扫描策略选区激光熔化成形钛合金
    3.1 分区扫描策略正交试验
        3.1.1 单道成形试验
        3.1.2 工艺参数正交试验
        3.1.3 单因素对比试验
    3.2 悬垂面等部分成形优化试验
        3.2.1 悬垂面优化试验
        3.2.2 侧面粘粉优化试验
    3.3 成形能力测试系统试验
    3.5 本章小结
第四章 工艺参数与单层扫描方式对成形质量的影响
    4.1 工艺参数对成形件成形质量和侧面粘粉的影响
        4.1.1 工艺参数对表面质量的影响
        4.1.2 工艺参数成形件性能的影响
        4.1.3 工艺参数对侧面粘粉的影响
        4.1.4 侧面倾斜角对成形零件侧面粘粉的影响
    4.2 单层扫描方式对成形质量的影响
        4.2.1 单层扫描方式对表面质量的影响
        4.2.2 单层扫描方式对致密度的影响
        4.2.3 单层扫描方式对显微硬度的影响
    4.3 光斑补偿值与扫描层间旋转角的对零件成形的影响
        4.3.1 光斑补偿值对零件成形精度的影响
        4.3.2 模型缩放系数对零件成形精度的影响
        4.3.3 层间旋转角对致密度的影响
    4.4 其它因素影响
    4.5 本章小结
第五章 医用钛合金支架选区激光熔化成形及检测
    5.1 医用钛合金义齿支架选区激光熔化成形
        5.1.1 义齿支架模型设计与分层处理
            5.1.1.1 设计要求
            5.1.1.2 模型设计方法
            5.1.1.3 分层处理
        5.1.2 成形过程控制
        5.1.3 成形后处理
    5.2 成形结果与检测
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间研究成果目录


【参考文献】：
期刊论文
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[3]不同金属3D打印增材制造技术对比分析[J]. 李素丽.  中国铸造装备与技术. 2016(06)
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[7]轻合金构件激光增材制造研究现状及其发展[J]. 王霄,王东生,高雪松,沈理达,顾冬冬,田宗军.  应用激光. 2016(04)
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博士论文
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[3]医用合金粉末激光选区熔化成形工艺与性能研究[D]. 张升.华中科技大学 2014
[4]激光选区熔化Ti6Al4V可控多孔结构制备及机理研究[D]. 孙健峰.华南理工大学 2013

硕士论文
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[2]钛合金激光选区熔化工艺优化与性能研究[D]. 王小龙.华南理工大学 2016
[3]激光选区熔化近α钛合金工艺基础探究[D]. 周旭.华中科技大学 2015
[4]激光增材制造钛合金成分探测与显微组织分析[D]. 谭霆.湖南大学 2014
[5]Ti6Al4V胫骨植入体个性化设计及其激光选区熔化制造工艺研究[D]. 叶梓恒.华南理工大学 2014
[6]选区激光熔化成形Ti基纳米复合材料的工艺、组织及性能[D]. 孟广斌.南京航空航天大学 2012
[7]钛合金表面生物活性化及仿生生长羟基磷灰石研究[D]. 郭智文.哈尔滨工业大学 2011
[8]选区激光熔化制备多孔316L不锈钢和多孔钛的研究[D]. 王志阳.南京航空航天大学 2010



本文编号：3190292