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《华南理工大学》 2017年
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CoCrMoW合金的粉末特性及其激光选区熔化成形性能研究

余伟泳  
【摘要】:激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术是一种能够快速成形复杂结构金属零件的增材制造技术,在定制化程度高的口腔修复领域有广泛的应用前景。对SLM技术而言,金属粉末的特性和成形工艺参数对成形效果有很大影响。本文对牙科CoCrMoW合金粉末的特性进行研究,并对粉末形貌进行定量分析,同时对粉末进行了SLM成形优化实验,研究SLM成形CoCrMoW合金的工艺及性能。对CoCrMoW合金粉末的粒度粒形、流动性、显微组织等特性进行研究,结果显示粉末的D10、D50、D90分别为:12.50μm、28.71μm和58.05μm;粒形分析结果显示:大部分粉末为球形或者近球形,粉末的平均椭圆延伸度为0.212,平均ISO圆度为0.607,74.89%的粉末表面没有微粒粘连;粉末的松装密度为4.82 g/cm3,振实密度为5.71 g/cm3;粉末压缩度为15.6%,由压缩度与流动性的关系可知粉末流动性良好;XRD结果显示,合金粉末为FCC结构的γ相。正交试验结果显示,最佳的成形工艺参数为:激光功率160 W,扫描速度400 mm/s,扫描间距0.08 mm,该参数下成形试样的相对密度达到98.7%,表面粗糙度为8.3μm;合金的抗拉强度为1154 MPa,屈服强度为852 MPa,显微硬度为396 HV,均高于铸造CoCrMoW合金;延伸率为8.5%,断口呈现准解理断裂特性。试样摆放的倾斜角度对激光选区熔化成形零件的性能有很大影响,随着成形倾斜角度的增加,试样的相对密度呈现先减小后增大的趋势,在90°时相对密度达到最大值99.2%,在30°时达到最小值98.4%;试样表面粗糙度先增加后减小,在0°时达到最小值7.8μm,在15°时达到最大值19.9μm;试样的抗拉强度、显微硬度及延伸率大致呈现先增大后减小的趋势,在60°时,抗拉强度和显微硬度达到最大值,分别为1174 MPa和413HV;在45°时,延伸率达到最大值12.9%。SLM成形的CoCrMoW合金在25℃~500℃的线膨胀系数为14.1×10-6/℃,与VITA VMK 95系列烤瓷材料的热膨胀系数有较好的匹配性;电化学腐蚀结果显示:在温度为37℃,pH值为6.8的人工唾液中,SLM成形的CoCrMoW合金耐腐蚀性能优于铸造件。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TF122;TG665

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