TC4激光选区熔化成形工艺与性能研究

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1、叭位代１００１７学５２２０１５０２１６＠北京石油化工学院硕士研究生学位论文题目ＴＣ４激光选区熔化成形工艺与性能研究研究生王凯专业领域机械工程校内导师焦向东教授校外导师郭怀书高工日期：二○一八年六月２六日北京石油化工学院学位论文原创性声明？本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本

2、人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：ｘｉｂ日期：讀牟鉍访￡关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京石油化工学院有关保留和使用学位？论文的规定，即．研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京石油化工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。论文暂不公开注释：本学位论文属于暂不公开范围，在年解。密后适用本授权书。

3、非暂不公幵论文注释：本学位论文不属于暂不公开范围，适用本授权书。叫处曰作者签名：轉：日期７？＂：校内导师签名．￡日期学位论文数据集中图分类号TG456.7学科分类号460.2535论文编号密级公开学位授予单位代10017学位授予单位名称北京石油化工学院码作者姓名王凯学号5220150216获学位专业名称机械工程获学位专业代码085201课题来源其他研究方向激光增材论文题目TC4激光选区熔化成形工艺与性能研究关键词激光选区熔化，医疗植入物，Ti6Al4V，电化学，阻抗谱论文答辩日期2018年6月6日*论文

4、类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长校内指导教师焦向东教授北京石油化工学院焊接技术校外指导教师郭怀书高工唐山开元集团焊接技术评阅人1朱霄霄副教授中国石油大学油气储运评阅人2王永涛高工北京化工大学机械制造评阅人3孙国芹副教授北京工业大学机械结构强度评阅人4动力工程及工程热答辩委员会主席吴波教授北京石油化工学院物理答辩委员1俞建荣教授北京石油化工学院机器人技术答辩委员2蔡晓君教授北京石油化工学院化工机械设备设计机械技术及其自动答辩委员3曹建树副教授北京石油化工学院化北京第二机床厂有限答辩委员4李伟华高工机

5、械制造技术公司答辩委员5注：一.论文类型：1.产品研发2.工程设计3.应用研究4.工程/项目管理5.调研报告6.其他二.中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三.学科分类号在中华人民共和国国家标准（GB/T13745-9）《学科分类与代码》中查询。四.论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要TC4激光选区熔化成形工艺与性能研究摘要随着激光选区熔化技术（SLM）的不断发展以及生物植入材料需求的不断增加，SLM技术在医疗植入领域的应用引起了国内外研究人员的广泛关注。SLM技术最大优点在于能够直接成形任意形状、结构的零件，在

6、成形医疗植入物领域表现出了极大的优势。TC4（Ti6Al4V）凭借低密度，高比强度，优异的耐腐蚀性和生物相容性，已经成为生物植入材料的最佳选择。但因为TC4合金熔点高（1678℃），硬度大，传统的加工技术已不能满足TC4合金的加工要求，而SLM技术是通过高能激光束直接熔化金属粉末，激光束聚焦温度可达2000℃以上，非常适用于生物植入材料TC4的加工成形，并且其在成形人造骨骼、关节等形状差异很大的医疗植入体方面可以充分发挥SLM技术优势。因此，采用SLM技术成形医疗植入体是一条行之有效且应用前景广阔的途径。利用SLM技术成形TC4

7、医疗植入体需具备以下性能要求。首先，在人体使用环境中要求医疗植入体本身有一定的强度和韧性；其次，植入体一般还需要具备一定的耐磨性及耐腐蚀性。基于上述使用特点，主要完成了以下工作：（1）研究激光功率和扫描速度对成形试样致密度、微观组织缺陷和力学性能的影响，并根据微观组织、拉伸断口形貌确定SLM成形TC4最佳工艺参数。实验表明，在激光功率为300W，扫描速度为1.5m/s参数附近，制备的TC4零件的抗拉强度、塑性以及断裂韧性表现最佳，拉伸强度达到1227.13MPa，延伸率达到8.2%，断口形貌表现为韧性及准解理断裂混合特征。（2）

8、为减少SLM成形TC4过程中高温度梯度引起的结构内部缺陷，采用普通退火、重结晶退火和固溶时效三种热处理工艺对成形试样进行热处理工艺实验，结果表明，采用800℃重结晶退火工艺对SLM成形件性能改善效果最好，抗拉强度达到862.96MPa，延伸率大于10%，与铸态T