co-cr合金修复体选择性激光熔化工艺及力学性能研究

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1、华中科技大学硕士学位论文4.3SLM成形多孔件力学性能表征与分析..............................................(49)4.4SLM成形骨骼修复体的展望..............................................................(52)4.5小结.......................................................................................................(53)5结论与展望

2、5.1结论.......................................................................................................(54)5.2展望.......................................................................................................(55)致谢........................................................

3、..................................................(57)参考文献...............................................................................................(58)VI华中科技大学硕士学位论文1绪论人类健康是新世纪人们追求的基本目标，也是科研活动关注的重要领域。由于疾病、事故及其他因素，人类健康无时无刻不受到威胁与破坏。以人体骨骼为例，人体骨骼有206块，起到了支撑身体、保护器官及运动和代谢的功能，一旦损伤将对

4、人体健康造成致命影响。据不完全统计，欧美每年骨移植手术超过50万例，我国每年因各类交通事故与骨科疾病等因素，造成骨缺损或损伤患者近300万例。人体骨骼[1-3]替代与修复需求十分庞大。然而，现有技术在临床应用中还不能完全满足骨骼服役所需的性能要求。因此，研究接近天然骨骼结构与特性的骨骼修复体具有重要的科学意义和应用价值。选择性激光熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)是一种新型的先进增材制造技术,它基于离散—叠加的成形原理，实现金属零件的快速成形。SLM的优点主要有:(1)由CAD模型直接成形零件，减少了模具设计、工艺开发等传统的制造流程

5、，[4]大大的缩短了产品的开发周期。(2)成形过程中，激光束对金属粉末急速加热、急速冷却，得到的制件组织晶粒[5]细小，机械性能优良，致密度接近100%。(3)激光束光斑直径小，能量密度高，全程由计算机系统控制成形路径，成形制件尺寸精度高，表面粗糙度低，只需要经过简单的后处理就可以直接使用。(4)激光束聚焦性好，热量集中于一点产生很高的温度，可以熔化一些熔点很高[6]的金属粉末，如镍基高温合金。大大扩展了可成形的材料种类，甚至可以加工一些传统成形方法难以加工的材料。(5)采用分层叠加的原理，非常适合成形内部结构复杂的零件，比如随形冷却模具、薄壁零件、网格体等

6、等。(6)可以实现在同一个实体零件上材料和工艺参数的连续变化，使成形功能梯度[7]材料成为可能，特别适用于航空航天和生物医药等领域。1华中科技大学硕士学位论文基于以上优点，SLM技术已应用于航空航天、生物制造及军工等多个领域。特别在生物制造方面，SLM技术因其高精度、高定制性而非常适合制造人体修复体，包括义齿和骨骼修复体。本研究将通过SLM技术成形钴铬合金修复体，对其用于人体骨骼修复时面临的成形工艺、力学性能等基础问题开展研究。1.1选择性激光熔化技术的原理选择性激光熔化成形工艺最早在1995由德国的弗劳恩霍夫研究所提出。经过了7年的研究，最终于2002年正

7、式发表。SLM是在选择性激光烧结技术(SelectiveLaserSintering，SLS)的基础上发展而来的，它克服了SLS成形金属零件时工艺过程复杂、零件精度不高、机械性能差等缺[8]点，但是基本思想相同：通过三维制图或者反求的方法绘制零件的CAD模型；对模型进行分层切片处理，每一层切片都包含着相应的几何信息；经过适当的算法处理，生成每一层切片的激光扫描路径；激光光束在计算机的控制下，沿着既定的扫描路径进行扫描，熔化规定区域内的金属粉末；依此一层一层的叠加，最终得到所[9]需要的零件。SLM成形过程的基本原理如图1-1所示。图1-1SLM成形过程原理图

8、SLM成形过程主要包括一下几个步骤：(1)准备工作：