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生物可降解镁合金WE43的激光增材制造：微观结构详细分析

DOI：10.1016/j.actbio.2019.05.056 期刊：Acta Biomaterialia 出版年份：2019 更新时间：2025-11-21 11:20:48
摘要： WE43是一种以钇和钕为主要合金元素的镁合金，已成为成熟的生物可降解植入材料。该合金植入物通常通过粉末挤压及后续机加工制成，但对于更复杂的几何结构，激光粉末床熔融（LPBF）技术展现出良好应用前景。然而该工艺涉及的熔池凝固过程中极高冷却速率及后续热处理会引发显微组织剧烈变化，这种变化对力学性能和降解行为的影响机制尚不明确。本研究通过对比LPBF制备的WE43与铸造WE43，重点采用电子显微镜成像、基于能量色散X射线光谱的化学元素分布分析并结合电子衍射进行相鉴定，系统研究了LPBF工艺诱导的显微组织演变。我们识别出多种显微组织类型：激光熔池中心存在等轴晶区，熔池边界则呈现层状区和部分熔化区。层状区由沿镁基面排列的枝晶状层状结构组成，其间分布着富钕纳米级金属间化合物相。这些相表现为由Mg3Nd构成的球形颗粒和位于镁柱面、由Mg41Nd5形成的片状结构。钇元素既以固溶体形式存在，也存在于源自粉末颗粒表壳的氧化颗粒中。由于后续激光扫描对层状区的热影响，在显著晶粒生长后块体材料中形成了强织构特征。
作者： Florian B?r，Leopold Berger，Lucas Jauer，Güven Kurtuldu，Robin Sch?ublin，Johannes H. Schleifenbaum，J?rg F. L?ffler
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究激光粉末床熔融（LPBF）工艺与铸造工艺对WE43合金微观结构影响的差异。

研究成果

该研究详细揭示了激光粉末床熔融（LPBF）制备的WE43合金的微观结构，明确了不同微观组织区域及金属间相。研究强调，在进一步理解增材制造产生的微观结构特征后，LPBF工艺制备的WE43有望作为骨再生用多孔支架材料应用。

研究不足

该研究聚焦于LPBF工艺制备的WE43合金的微观结构分析，并与铸造WE43进行对比。未深入探究LPBF工艺参数对微观结构和性能的影响。

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