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oe1(光电查) - 科学论文

13 条数据
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  • 对ZrO?和Al?O?添加至氟磷灰石激光熔覆复合涂层在Ti6Al4V合金上影响的对比研究

    摘要： 采用Nd:YAG激光熔覆系统在Ti6Al4V基体上制备了含20 wt%氧化钇（3 mol%）稳定的立方相氧化锆（c-ZrO2，3Y-TZP）或20 wt%氧化铝（a-Al2O3）的氟磷灰石复合涂层。对比研究了两种涂层的界面形貌、物相组成、显微硬度和生物性能。结果表明：氟磷灰石/Al2O3试样在涂层与过渡层界面处发生更显著的元素互扩散；熔覆过程中涂层中的ZrO2和Al2O3组分完全分解或发生相变，且氟磷灰石部分分解。两种试样的涂层均含有氟磷灰石、CaF2和CaTiO3相，其中氟磷灰石/ZrO2涂层还包含TTCP、CaO、CaZrO3和m-ZrO2（单斜相），而氟磷灰石/Al2O3涂层则含有β-TCP、CaAl2O4和u-Al2O3。氟磷灰石/ZrO2涂层平均显微硬度（1300 HV）比氟磷灰石/Al2O3涂层（1100 HV）高约200 HV。两种试样在模拟体液中浸泡3天后均生成致密类骨磷灰石，表明具有良好的体外生物活性。但在24小时体外生物相容性测试中，氟磷灰石/ZrO2试样比氟磷灰石/Al2O3试样表现出更好的成骨样骨肉瘤MG63细胞初始黏附与铺展能力。

    关键词： Ti6Al4V、生物活性、生物相容性、氧化铝、激光熔覆、氟磷灰石、氧化锆

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 采用纳秒脉冲激光对钛合金进行表面工程处理以实现摩擦学应用

    摘要： 在许多应用中，为克服钛合金耐磨性差的缺陷需要进行表面工程处理。采用光纤激光器以不同工作模式对Ti6Al4V表面进行重熔处理并再次抛光，最终获得光滑、有光泽且无裂纹的表面。通过摩擦学实验、纳米压痕测试和（透射）电子显微镜对该激光处理表面进行表征，并与等离子氮化和热氧化处理的样品进行对比。所有表面处理方法都在不同程度上改善了Ti6Al4V的摩擦学性能。纳米压痕测量显示力学性能与摩擦学行为之间不存在严格相关性。研究推测：除力学性能外，间隙原子对钛电子的键合作用在粘着磨损的发生与否中起着重要作用。

    关键词： 钛合金、表面工程、粘着磨损、Ti6Al4V

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过激光粉末床熔融增材制造实现Ti6Al4V微结构功能梯度材料单步成型工艺

    摘要： 本研究的目标是：(1)验证仅使用线性能量输入是否足以预测Ti6Al4V的最终显微组织；(2)展示采用粉末床熔融技术制备功能梯度材料单步工艺的潜力。在激光粉末床熔融中，线性能量输入定义为激光功率与扫描速度之比，是描述单位能量输入的关键工艺参数，因此该参数常与最终显微组织相关联。但现有研究表明，当采用相似线性能量输入时，力学性能仍存在显著差异。本研究通过五个区域按比例调整激光功率和扫描速度制备了功能梯度试样，各区域其他参数保持一致，测得了五个区域显微组织和硬度的变化情况，证明线性能量输入不足以决定最终显微组织和力学性能。激光功率与扫描速度的幅值会影响最终显微组织，未来研究需单独考虑这些参数。

    关键词： 线性热输入，功能梯度材料，Ti6Al4V，微观结构，粉末床熔融

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 用于选择性激光熔化增材制造的MWCNTs/Ti6Al4V纳米复合粉末的制备方法及作用机理

    摘要： 高性能金属基纳米复合材料的制备是激光增材制造（AM）领域的新发展方向；然而，AM独特的逐线、逐层局部成形过程对适用的AM粉末材料提出了特殊要求。喂料粉末的制备是激光AM的关键因素，尤其是用于选区激光熔化（SLM）的碳纳米管（CNTs）/金属纳米复合粉末，因其存在CNTs团聚问题。本研究采用行星式球磨（PBM）工艺制备适用于激光AM的多壁碳纳米管/Ti6Al4V（MWCNTs/TC4）纳米复合粉末，系统研究了球磨时间对纳米复合粉末特性的影响，并揭示了粉末制备的物理机制。选取球磨时间为2小时、4小时和16小时的三种纳米复合粉末进行SLM加工以确定最优粉末方案。结果表明：虽然延长球磨时间能使MWCNTs在基体粉末中均匀分散，但会导致纳米复合粉末发生严重塑性变形并丧失球形特征。最终确定在300转/分钟转速下球磨4小时可获得SLM用最优纳米复合粉末。该粉末经SLM加工时表现出良好的激光-粉末相互作用，扫描轨迹与先前轨迹形成优质冶金结合，试样表面相对平整。本研究为制备适用于SLM的高质量CNTs/金属纳米复合粉末提供了重要参考，对制造高性能金属基纳米复合材料具有重要潜力。

    关键词： 行星式球磨、选择性激光熔化、Ti6Al4V（TC4）粉末、多壁碳纳米管（MWCNTs）、粉末特性

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 镍钛合金/钛6铝4钒纤维激光连接界面微观结构变化及其力学强度影响

    摘要： 对焊件的力学分析表明，焊接接头的最小抗拉强度超过了最弱中间材料（铜）的极限抗拉强度。该研究提出了在镍钛合金与其他材料焊接过程中使用高熔点中间层材料的可能性，以避免形成不需要的相。

    关键词： 断裂分析、射线检测、异种焊接、中间层、Ti6Al4V、NiTi、Cu

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用VIKOR优化方法对Ti6Al4V激光焊接参数进行优化

    摘要： 由于在人体环境中具有较高的耐腐蚀性，Ti6Al4V合金在生物医学工业中被广泛采用。焊接在复杂生物医学部件制造中起着关键作用，因此确定Ti6Al4V合金的合适连接工艺至关重要。本研究尝试对尺寸为100×60×3mm的钛板（Ti6Al4V）进行CO2激光焊接，基于L9 Taguchi正交阵列，以焊接速度(v)、激光功率(P)和?；て辶髁?f)作为输入参数。通过测量熔深(DOP)、焊缝宽度(BW)和硬度值分析焊缝质量，仅两次焊接试验实现了完全熔透。采用多目标优化技术VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje(VIKOR)确定优化参数，并通过层次分析法(AHP)确定输出因素的相对重要性权重。VIKOR方法确定第7组实验参数（功率=1.3kW，速度=0.3m/min，保护气体流量=20L/min）为最优参数，可获得完全熔透焊缝、较小焊缝宽度，且熔合区(FZ)与热影响区(HAZ)具有较高显微硬度值。同时借助扫描电镜(SEM)获取的微观组织对优化焊缝进行了冶金学表征。

    关键词： 二氧化碳激光焊接、硬度值、焊道几何形状、VIKOR多目标优化技术、Ti6Al4V

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 采用超高速等离子旋转电极工艺制备Ti6Al4V粉末的选择性激光熔化技术简介

    摘要： 本研究采用超高速等离子旋转电极法制备了Ti6Al4V球形粉末，其粒度呈对数正态分布。通过本研究建立的模型成功测定了粉末平均直径，表明粒度分布主要受旋转速度影响。随着旋转速度ω变化，粒度分布的对数正态分布因子保持稳定。该粒度分布表明超高速等离子旋转电极法下Ti6Al4V的主要雾化模式具有直接液滴形成的特征。通过选择性激光熔化Ti6Al4V粉末制备的样品力学性能测试显示，这种具有各向同性结构的Ti6Al4V样品表现出高强度和良好延展性。

    关键词： 雾化、Ti6Al4V、选择性激光熔化、快速凝固、粒度分布、等离子旋转电极工艺

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • Ti6Al4V合金表面蒸汽压激光复合加工新工艺的实验研究

    摘要： 除车削、铣削或光化学蚀刻等传统结构化工艺外，激光加工在金属表面结构化中的应用日益广泛。这些激光工艺的根本区别在于：结构化过程要么通过材料去除实现，要么通过材料重分布达成。本研究实验探究了一种新型混合工艺——结合脉冲激光辐射的材料烧蚀与连续激光辐射重熔工艺的材料重分布。在介绍该混合工艺的基础上，我们详细描述了所用设备及方法，并展示了在Ti6Al4V合金表面生成的结构。 实验采用光束直径520微米、功率220瓦、扫描速度100毫米/秒的连续激光辐射，在预处理Ti6Al4V表面形成熔池。同时叠加使用光束直径65微米、脉宽60纳秒、最大脉冲能量0.35毫焦、频率50千赫的脉冲激光辐射，使熔池内微量熔融材料蒸发。这种局部材料蒸发产生的蒸汽压力会使熔池表面变形，从而形成表面结构。 结果表明：脉冲激光辐射在熔池表面激发了波长为激光光束直径两倍的毛细表面波。这种受迫激发的毛细表面波形成了经白光干涉仪分析的固化后表面结构。分析得出：激发毛细表面波的振荡频率为ν=2.27(±0.16)千赫，凝固过程中该表面振荡的阻尼有效运动粘度为μ=0.1328平方厘米/秒。 在结构特征方面，我们获得了高达100微米的结构高度。当未发生熔融材料喷射时，结构高度可通过脉冲能量和激光脉冲数进行可控调节。最后通过材料重分布体积的时间效率对比显示：该工艺实现了28.37立方毫米/分钟的重分布速率，显著优于现有其他激光纹理技术，充分证明了这种新型混合工艺不仅适用于表面结构化，更具有广阔应用前景。

    关键词： 表面结构化、熔池、材料重分布、毛细表面波、Ti6Al4V、重熔

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 应力消除热处理对直接金属激光烧结（DMLS）制备的Ti6Al4V（ELI）零件冲击韧性的影响

    摘要： 采用标准夏比冲击试验研究了原始态（AB）和去应力退火态（SR）直接金属激光烧结制备的Ti6Al4V（ELI）在-130°C至250°C温度范围内的冲击韧性。去应力退火热处理在氩气环境中以650°C保温3小时进行。结果表明，去应力退火处理后冲击韧性得到提升，同时使已建立的韧脆转变温度向更低温度移动。在室温下对AB和SR试样的冲击韧性值进行对比分析显示，其分别比航空结构用推荐值低48%和22%。

    关键词： 冲击韧性、去应力热处理、Ti6Al4V（ELI级）、直接金属激光烧结、夏比冲击试验

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 选择性激光熔化制备Ti6Al4V多孔结构的进一步分析

    摘要： 机械和建筑特性在生物医学设备设计中起着重要作用。使用杨氏模量高于自然组织的材料（如Ti6Al4V）通常会导致应力屏蔽效应、骨质萎缩和植入物松动。然而，多孔设备的设计可以降低植入物的刚度，从而通过促进组织长入来提高其稳定性。如果孔隙率增加，对细胞行为和组织长入至关重要的质量传输特性会提高，而机械性能则会下降。文献报道表明，通过改变建筑特性以及孔隙形状和尺寸，总是可以定制增材制造结构的传输特性和机械性能。尽管已有许多关于具有可控形态的不同多孔结构的研究，但本研究的目的是仅对选择性激光熔化制造的Ti6Al4V晶格结构进行进一步分析。实验和理论分析还表明，在不明显改变结构机械性能的情况下，可以改变建筑特性、孔径和几何形状。

    关键词： 选择性激光熔化、点阵结构、Ti6Al4V、生物医疗器械、力学性能

    更新于2025-09-12 10:27:22