选区激光熔化成型316L不锈钢多孔结构的力学性能

为了减轻或消除人工植入体的“应力屏蔽”效应,提高生物相容性,需要对选区激光熔化（SLM）技术成型多孔结构进行力学性能研究。通过制备316L不锈钢体心立方(BCC)、正十二面体（RD)两种多孔结构,分别进行成型件纵向压缩试验,建立了Gibson-Ashby模型,预测了多孔结构弹性模量值。采用分形插值法,分析了孔隙率、平均孔径、比表面积对多孔结构弹性模量和抗压强度的影响程度。分析试验表明,316L不锈钢多孔结构样件在孔隙率为55.13%～94.74%,平均孔径为1.90～4.22 mm,比表面积0.54～4.33时,其弹性模量为0.375 ～1.716 GPa,抗压强度为43.19~160.31 MPa。对比人骨弹性模量0.9 ～1.7 GPa,满足植入体要求。孔隙率、平均孔径、比表面积对正十二面体多孔结构的弹性模量和抗压强度的幅值变化影响较小,对体心立方多孔结构影响较大。正十二面体多孔结构抗压强度为111.75～160.31 MPa,体心立方多孔结构的抗压强度为43.19～158.03 MPa,正十二面体多孔结构的力学性能比体心立方结构性能更好,为选区激光熔化技术制备316L不锈钢多孔结构的人工植入体研究提供依据。     

激光熔覆试件疲劳过程磁记忆检测试验研究

运用金属磁记忆检测技术对激光熔覆试件进行应力评价。对激光熔覆试件进行疲劳试验,检测不同疲劳周次试件表面的磁记忆信号法向分量H_p(y)和切向分量H_p(x),观察不同疲劳周次的磁记忆信号特征,分析法向分量梯度偏离程度R随着疲劳周次N增加的变化规律。结果表明:随着N的增加,H_p(y)曲线均呈顺时针旋转,R值先缓慢增加、后迅速陡增;运用R值作为参量将熔覆试件的损伤程度划分为三个等级,确定试件的安全阈值分别为2.82和9.4。当R值达到9.4的阈值时,试件处于临界断裂状态,应及时干预,确保其安全服役。基于磁弹性效应和裂纹扩展磁机械效应探讨了熔覆试件应力的磁记忆评价机理。