晶格结构的选区激光熔化:工艺与力学性能的统计方法研究

发布时间:2022-01-05 01:41 阅读次数:
本文摘要:钛钽合金具备替代工业显钛和Ti6Al4V钛合金作为生物医用材料的潜力。用于选区激光工件(SLM)生产的蜂窝晶格结构即使具备完全相同的晶胞,但由于工艺参数的影响,使得弹性常数范围在Gpa和Gpa之间,因此掌控加工蜂窝晶格结构的工艺参数以取得希望的力学性能变得至关重要。

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钛钽合金具备替代工业显钛和Ti6Al4V钛合金作为生物医用材料的潜力。用于选区激光工件(SLM)生产的蜂窝晶格结构即使具备完全相同的晶胞,但由于工艺参数的影响,使得弹性常数范围在Gpa和Gpa之间,因此掌控加工蜂窝晶格结构的工艺参数以取得希望的力学性能变得至关重要。

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为了解决问题上述问题,来自新加坡南洋理工大学的SweeLeongSing等人用于重返分析和方差分析的统计资料方法研究SLM的加工工艺参数(激光功率(L)、扫瞄速度(S)和分层厚度(L))对蜂窝晶格结构的尺寸精度(如图1)和力学性能(孔隙率、弹性常量和屈服强度)的影响。蜂窝晶格结构是专门设计的,具备水平、垂直和弯曲的支柱,支柱的直径大小和激光光斑大小完全一致,如图2右图。

尺寸精度用于显微照片测量,力学性能通过传输实验测得。图1晶格结构的LOM图像(a)xy平面(b)yz平面图2蜂窝晶格结构的CAD模型图1中是平面内水平支柱的尺寸,是平面内水平支柱的尺寸,是垂直支柱的尺寸,是弯曲支柱的尺寸。用于重返分析获得的尺寸精度经验公式如下:用SLM关键工艺参数回应的力学性能经验公式为:展开敏感性分析结果表明,与激光功率和扫瞄速度比起,水平支柱的尺寸对层薄最脆弱;对于垂直和弯曲支柱来说,比起于层薄和扫瞄速度,其尺寸对激光功率最脆弱,而且只对激光功率脆弱,对激光功率的敏感性要远高于层薄和扫瞄速度。

孔隙率和弹性常量对激光功率的敏感性要低于层薄和扫瞄速度,屈服强度对激光功率和扫瞄速度脆弱,对层薄不过于脆弱。本文使用重返分析方法,定量分析了SLM工艺参数对晶格结构尺寸和力学性能的影响,通过对工艺参数的精心掌控,不仅可以提升晶格结构的尺寸准确性,还能更佳地掌控力学性能。


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