CoCrMoW合金的粉末特性及其激光选区熔化成形性能研究

发布时间：2020-08-23 16:24

【摘要】：激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术是一种能够快速成形复杂结构金属零件的增材制造技术,在定制化程度高的口腔修复领域有广泛的应用前景。对SLM技术而言,金属粉末的特性和成形工艺参数对成形效果有很大影响。本文对牙科CoCrMoW合金粉末的特性进行研究,并对粉末形貌进行定量分析,同时对粉末进行了SLM成形优化实验,研究SLM成形CoCrMoW合金的工艺及性能。对CoCrMoW合金粉末的粒度粒形、流动性、显微组织等特性进行研究,结果显示粉末的D10、D50、D90分别为:12.50μm、28.71μm和58.05μm;粒形分析结果显示:大部分粉末为球形或者近球形,粉末的平均椭圆延伸度为0.212,平均ISO圆度为0.607,74.89%的粉末表面没有微粒粘连;粉末的松装密度为4.82 g/cm3,振实密度为5.71 g/cm3;粉末压缩度为15.6%,由压缩度与流动性的关系可知粉末流动性良好;XRD结果显示,合金粉末为FCC结构的γ相。正交试验结果显示,最佳的成形工艺参数为:激光功率160 W,扫描速度400 mm/s,扫描间距0.08 mm,该参数下成形试样的相对密度达到98.7%,表面粗糙度为8.3μm;合金的抗拉强度为1154 MPa,屈服强度为852 MPa,显微硬度为396 HV,均高于铸造CoCrMoW合金;延伸率为8.5%,断口呈现准解理断裂特性。试样摆放的倾斜角度对激光选区熔化成形零件的性能有很大影响,随着成形倾斜角度的增加,试样的相对密度呈现先减小后增大的趋势,在90°时相对密度达到最大值99.2%,在30°时达到最小值98.4%;试样表面粗糙度先增加后减小,在0°时达到最小值7.8μm,在15°时达到最大值19.9μm;试样的抗拉强度、显微硬度及延伸率大致呈现先增大后减小的趋势,在60°时,抗拉强度和显微硬度达到最大值,分别为1174 MPa和413HV;在45°时,延伸率达到最大值12.9%。SLM成形的CoCrMoW合金在25℃~500℃的线膨胀系数为14.1×10-6/℃,与VITA VMK 95系列烤瓷材料的热膨胀系数有较好的匹配性;电化学腐蚀结果显示:在温度为37℃,pH值为6.8的人工唾液中,SLM成形的CoCrMoW合金耐腐蚀性能优于铸造件。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF122;TG665
【图文】：

具体如下：处理：利用计算机绘制或者通过三维扫描得到模型的件，然后对 STL 格式的模型进行支撑添加、切片处理及即为加工层厚，路径规划决定了激光在每一层加工过程形过程：铺粉装置按照设定的层厚在基板上铺置粉末据路径规划得到的扫描路线对粉末进行激光熔化成形截面；一层加工完成后，基板下降一个加工层厚的高度铺粉、熔化，如此重复以上步骤，层层叠加，最终成形出-1 所示[12]。过程：SLM 成形得到的试样粘连在基板上，需要将件与基板之间的支撑，然后根据需要，可以选择对样品到零件最终的使用要求。

第一章 绪论策略对 SLM 成形 Ti6Al4V 零件性能的影响，结果表明，与 X 轴单向扫描和 X 轴来回扫描的成形零件相比，采用层间正交扫描策略成形的零件致密度更高，达到了 99.9%。华南理工大学的杨雄文[19]以不锈钢粉末为原材料，研究了不同扫描策略对成形精度的影响结果发现：X 轴来回扫描的成形精度高于 X 轴单向扫描；层间错开和层间正交扫描方式的成形精度高于单方向扫描；正交层错扫描方式的成形精度比轮廓偏移方式高，具体的扫描策略示意图如图 1-2。

图 1-3 拉伸试样加工策略[22]：(a)水平方向；(b)垂直方向Fig.1-3 Processing strategies of the tensile specimens:(a) Horizontal processing, (b) Vertical processing由以上的研究结果可以看到，激光选区熔化技术的成形效果受加工工艺参数、扫描策略、试样摆放方式等多方面的影响，合理控制加工工艺参数可以有效减少成形过程中的缺陷，从而提高成形质量。对于不同加工设备、不同材料，都需要进行工艺参数优化，因此，对 SLM 成形工艺进行更加深入的研究十分有意义。1.2.4 激光选区熔化成形在生物医用领域的应用现状传统的医用金属材料一般通过铸造或者锻造后机加工的方式成形，但是生物医用零件具有形状复杂、批量小、个性化程度高的特点，采用传统的成形方法难以满足这些要求，而 SLM 技术弥补了传统成形方法的不足，能够快速高效成形出形状复杂的个性化生物医用零件。临床上常见的生物医用金属材料主要有：钴铬合金、钛合金以及不锈钢，

【相似文献】

相关会议论文 前5条

1 潘新华;钱法汤;程祥荣;王贻宁;;钴铬合金表面研抛程序的比较研究[A];中华口腔医学会第三次全国口腔修复学术会议论文集[C];1997年

2 陈国宏;邹春荣;;钴铬合金在铸造中的再生应用[A];中华口腔医学会第三次全国口腔修复学术会议论文集[C];1997年

3 何永富;邵文京;王忠义;赵依民;;钴铬合金回收再利用的有关问题探讨[A];中华口腔医学会第三次全国口腔修复学术会议论文集[C];1997年

4 杨华;钱法汤;程祥荣;王贻宁;;钴铬合金电抛光液的研制[A];中华口腔医学会第三次全国口腔修复学术会议论文集[C];1997年

5 朱松;于德珍;赵华;;不同环境对多次铸造钴铬合金机械性能的影响[A];中华口腔医学会第三次全国口腔修复学术会议论文集[C];1997年

相关博士学位论文 前10条

1 周银;TC11合金人造摩擦层的演变、作用及磨损机理研究[D];江苏大学;2017年

2 魏先平;海洋用Inconel 718合金性能研究及成分优化[D];昆明理工大学;2013年

3 牛中毅;稀土Y对β相Mg-Li-Al系合金显微组织和力学性能的影响[D];哈尔滨工程大学;2015年

4 丁立鹏;汽车车身用Al-Mg-Si-Cu合金中析出相演变和热处理工艺研究[D];重庆大学;2017年

5 王兆玲;模拟金属与合金多轴疲劳破坏的统一直接途径[D];上海大学;2017年

6 蔡定洲;U-0.79wt.%Ti合金在特定环境中的腐蚀行为研究[D];中国工程物理研究院;2017年

7 王双宝;Al-Cu-(Mg)合金的成分、工艺、结构及性能研究[D];湖南大学;2013年

8 罗甸;M50钢强流脉冲电子束辐照Ta和Cr合金化层组织与性能[D];哈尔滨工业大学;2017年

9 邓燕君;Al-Cu-Li合金形变热处理过程中析出相演变规律及力学性能研究[D];重庆大学;2017年

10 宋婷;哈斯勒型Mn_2RuZ（Z=Si,Ge,Sn）合金的结构相变及其高压物性的模拟研究[D];兰州理工大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 余伟泳;CoCrMoW合金的粉末特性及其激光选区熔化成形性能研究[D];华南理工大学;2017年

2 杨英飞;新型高熵合金微观结构及塑性变形机理研究[D];哈尔滨工程大学;2015年

3 王耀彬;Mg-Zn-Y-Zr合金搅拌摩擦加工组织演变机理及强韧化研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

4 霍佳磊;铝—空气电池用铝合金负极的合金化研究[D];天津大学;2016年

5 李涛;Co_2FeSn Heusler合金的制备研究[D];兰州大学;2014年

6 董芮廷;铅基合金中的氧控及相关计算分析[D];华北电力大学(北京);2017年

7 邵红岩;Al对Mg-Li-Sn合金组织及性能的影响研究[D];重庆大学;2017年

8 杨国庆;新型Mg-Li-Al-Sm合金的制备及组织力学性能研究[D];重庆大学;2017年

9 宋凯强;高性能Al-Sn基轴承合金的制备及性能研究[D];华南理工大学;2017年

10 邓川;三元Fe-Nb-B合金液态和非晶态结构的第一性原理分子动力学研究[D];东南大学;2017年

本文编号：2801749