激光近凈成形制備316L不銹鋼多孔材料工藝研究.pdf

1、316L不銹鋼是現(xiàn)階段研究使用最為普遍的醫(yī)用金屬材料之一，材料具備優(yōu)秀的力學強度、高耐磨性、良好的抗疲勞性以及足夠的韌性?？墒轻t(yī)用植入物需要良好的生物相容性，包括與生物體匹配的楊氏模量，而傳統(tǒng)316L不銹鋼材料的楊氏模量超過190GPa，超過人體正常骨骼，容易引起“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致植入物侵害正常骨組織。因此通過引入孔隙，研究如何有效地降低316L不銹鋼的楊氏彈性模量，提高其生物相容性是一項非常有意義的工作。
　　本文探討了

2、現(xiàn)階段激光近凈成形技術(shù)制備多孔材料的優(yōu)勢、研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展，建立了多孔成形的單層溫度場仿真模型，通過孔隙率的選取設(shè)計了多孔結(jié)構(gòu)并制備了316L不銹鋼多孔試件，通過實驗研究了多孔試件的表面形貌、力學性能以及生物相容性。以下為主要內(nèi)容：
　　通過對激光近凈成形過程模擬建立了單道成形和單層孔隙有限元分析模型，討論了多孔成形過程中熔池的溫度場變化；同時進行模型參數(shù)化設(shè)計，獲得不同大小孔隙和孔徑試件。
　　其次，通過Nelson關(guān)系

3、式計算了多孔材料目標孔隙率，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了多孔結(jié)構(gòu)，利用激光近凈成形技術(shù)制備了不同孔徑的多孔試件；研究了不同目標孔隙下孔徑尺寸的變化規(guī)律，為制備合理孔徑的多孔試樣提供了實驗依據(jù)。
　　最后，對多孔試樣微觀組織進行了金相試驗，測量了其微觀硬度；通過壓縮實驗測試了不同孔隙多孔試樣的抗壓力學性能；通過羥基磷灰石實驗探討了316L不銹鋼多孔試件的生物相容性。實驗結(jié)果表明：激光近凈成形多孔試件晶粒組織細密，硬度值高于一般鑄件；孔隙的引入可