增材制造的Ti-6Al-4V微螺杆格子的特征尺寸特定处理参数.
C O'Keeffe1, W Zhang2, R D Johnston1
1Trinity Centre for Biomedical Engineering, Trinity Biomedical Sciences Institute, Trinity College Dublin, Dublin, Ireland; Department of Mechanical, Manufacturing and Biomedical Engineering, School of Engineering, Trinity College Dublin, Dublin, Ireland; AMBER, The SFI Research Centre for Advanced Materials and Bioengineering Research, Ireland.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|September 25, 2024
概括
优化粉床聚变参数的微型杆需要更高的能量密度,因为热量损失. 这通过减少缺陷和应力度来改善机械性能,但疲劳受到表面缺陷的限制.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 格子结构在生物医学植入物中至关重要,但它们的性能取决于微型支架材料的特性.
- 粉末床融合 (PBF) 的缺陷,如多孔内含物,危及机械完整性和植入物安全性.
- 存在尺寸效应,缺陷频率随特征尺寸的变化而变化,需要针对微型支架与散装部件量身定制的PBF参数.
研究的目的:
- 调查PBF处理的微螺杆中参数优化和特征大小之间的关系.
- 为了确定微螺杆格子的最佳能量密度,以达到所需的相对密度.
- 评估优化参数对微型杆的机械和疲劳性能的影响.
主要方法:
- 对具有不同特征大小的微型支架格子进行了参数优化研究.
- 与散装部件相比,在微型冲绳加工中利用了更高的能量密度.
- 评估机械性能 (强度,刚性,故障应变) 和疲劳行为.
主要成果:
- 需要更高的能量密度,以达到最佳的相对密度,归因于增加的热量损失.
- 优化参数通过增加承载材料体积,显著提高了强度和刚度.
- 失效应变的改善是由于围绕毛孔形态的应力度降至最低.
- 疲劳性质并没有超过产量效应,裂的发起主要是由表面缺陷造成的.
结论:
- 定制PBF参数,特别是增加能量密度,对于优化微型螺杆格子至关重要.
- 优化的微型支架表现出增强的强度和刚性,但疲劳性能仍然受到表面缺陷严重程度的限制.
- 了解特征大小,处理参数和缺陷形成之间的相互作用是可靠的增材制造格子结构的关键.


