基于选区激光熔化工艺的低弹性模量多孔材料的研究

作者：唐恩; 方杨铭; 王坤^*; 刘敬祺; 张瑞

来源：应用激光, 2023, 43(12): 60-68.

DOI：10.14128/j.cnki.al.20234312.060

• 选区激光熔化
• Ti6Al4V
• 多孔材料
• 低弹性模量
• 密质骨

依据人体骨骼结构的特点及力学性能要求，基于选区激光熔化工艺使用Ti6Al4V粉末，结合密质骨和松质骨的特点开发低弹性模量的多孔材料。通过与密质骨等密度原则确定的44.92%的孔隙率，并仿制松质骨的多孔结构建立模型，研究了不同能量密度(50 J/mm2、51.8 J/mm2)、不同孔径大小(500μm、1 000μm、1 500μm)对多孔材料相关性能的影响。研究表明，基于前述条件制备的体相多孔材料，成形性较好，孔径均匀可控，孔道贯通，外形尺寸可控；试样的孔隙率随孔径的增大而增大，小孔径下500μm的试样更接近设计的孔隙率参数；随着试样孔径的增大，孔径与抗拉强度成正相关关系，但弹性模量逐渐减小；试样实体部分成形质量较好，拉伸测试断口表明基本不存在裂纹等应力缺陷；各试样均不同程度地出现了熔化后的凝固缩孔，为粉末熔化凝固自然特性；多孔结构均能实现低弹性模量的设计要求，51.8 J/mm2能量密度下成形的试样在孔径500μm下的抗拉强度为70 MPa,弹性模量为18 GPa,更接近人体密质骨的性能。

• 单位
  浙江工贸职业技术学院