医用钛植入体激光微纹理生物性能研究进展

医用钛合金具有强度高、弹性模量低、疲劳性能好、密度最接近人骨等优点,被广泛应用于临床医学牙科和骨移植等领域。目前较常用的医用钛合金表面加工方法包括机械加工、酸蚀、喷砂、等离子喷涂和激光加工等。通过对比分析,激光加工表现出明显优势,与化学或传统物理加工方法相比,采用激光加工医用钛植入体表面具有高效、清洁、准确、柔性等优势。应用各类脉冲激光器,可以在植入体表面加工特定的表面纹理和纹理组合,改善植入体的生物相容性。归纳了植入体表面纹理对植入环境的影响,表面纹理形状、粗糙度和润湿性等表面特性直接影响细胞组织的黏附、生长和增殖,对细胞生长具有接触导向作用。通过调控激光通量、脉冲频率、扫描速度和脉冲宽度等激光参量可对表面纹理的规则性、准确性、尺寸、氧化程度等特征产生不同影响,进而影响医用钛植入体的表面微观形貌、粗糙度、硬度和润湿性,使其在生物环境中获得更好的服役性能。通过激光加工获得的理想医用钛植入体表面可有效避免植入体表面细菌的滋生,降低发病率,提高植入成功率。经激光加工后,医用钛植入体表面会出现不同程度的裂纹,导致在服役过程中植入体表面产生的摩擦碎屑对植入体环境造成不良影响。通过综述以上各方面的研究进展可知,随着超短脉冲激光技术的发展和新型医用植入体材料β钛合金制备技术与工艺的完善,经激光加工后植入体将获得更理想的表面特性和服役性能。     

超声波光整强化40Cr工件表面残余应力的研究

研究了超声波光整强化工艺对40Cr表面粗糙度及残余应力的影响,实验发现,初始粗糙度为2.48μm的轴件处理后可以降为0.04μm。采用盲孔法对表面残余应力进行测试,结果表明:未经处理的部分表面残余应力整体为拉应力,其中σ1值稳定在30 MPa左右,为拉应力;σ2随着层深增加由压应力转变为拉应力,且数值在10 MPa以下。经过处理后的表面残余应力均为压应力,该工艺对材料的影响层深度介于1至1.5 mm之间,主应力σ1和σ2值近似且稳定于160至170 MPa之间,随着钻孔深度的增加,残余压应力测试值有略微降低的趋势。     

金属切削加工瞬态温度测量研究综述

金属切削过程中产生大量的切削热,导致切削温度不断变化。切削温度对切削加工有重要影响,其测量研究对切削过程有重要意义,但受测量元件响应时间以及切削条件的限制,切削过程中瞬态温度的准确获取一直是该领域的难题。本文综述了目前应用于瞬态切削温度测量的几种方法,指出了其基本原理、优缺点以及适用范围,并对瞬态温度测温方法的发展趋势进行了深入分析。     

松辽盆地古龙页岩有机层序地层划分及影响因素

松辽盆地青山口组深湖—半深湖相细粒沉积是古龙页岩的有利发育层,但存在岩性识别难、层序对比难等技术问题.为了准确识别湖相区细粒沉积层序界面,建立松辽盆地青山口组层序地层格架,利用地化参数指标总有机碳、游离烃含量分布曲线,结合岩心特征、古盐度、古水深及生物化石等多参数指标的综合分析,建立了青山口组有机层序地层格架.研究表明:青山口组共发育2个一级有机层序界面、2个二级有机层序界面和5个三级有机层序界面,一级有机层序受到异整合面影响,岩性、测井曲线、地化指标和元素组合参数均呈现明显的台阶式突变,二级有机层序和三级有机层序受到有机质丰度、沉积环境及古水深的影响,有机质丰度、游离烃及环境参数等指标亦呈现旋回性变化;沉积环境控制了有机层序的分布,页岩总有机碳、游离烃含量与沉积环境参数具有很好的相关性,气候条件、水体盐度、水体深度、沉积还原环境等因素控制有机质的富集.古龙页岩有机地层层序的厘定,为该区页岩地层准确划分和对比建立了一种有效的技术方法,可在三级有机地层层序尺度上进行地层对比和描述,对于古龙页岩油勘探和开发具有理论指导意义和实际应用价值.     

基于小波变换的手骨图像边缘提取方法

为了探求可以同步分离手指骨和腕骨各部分轮廓的方法,便于骨龄测定。针对医学图像特点和要求,引入小波变换,结合传统图像分割方法,采用边缘生长和寻找大区域的方法,实现手骨同步分离。研究表明该方法能够较为精确的、全自动的分离手骨各部分,能够同步分离目标边缘,同时保留细节信息。     

航空整体结构件的高速切削加工

针对航空整体结构件的形状复杂、壁薄、体积大等结构特性和材料去除率高、难加工、易变形的工艺特征,结合高速切削加工的技术和经济优势的特点,分析和讨论了航空整体结构件高速切削加工过程中涉及到的刀具材料、切削参数、走刀策略和装夹方式等对加工质量和加工效率产生的影响。     

高强亚稳β钛合金的变形损伤行为研究现状

亚稳β钛合金具有密度小、比强度高、可塑性好以及优良的耐腐蚀等力学和物理学性能,已经广泛应用在航空航天、生物医学和石油化工等领域。为实现对新一代高强度、高塑性钛合金的研发与应用,必须明确亚稳β钛合金力学性能与其变形损伤行为之间的联系。文章分析了亚稳β钛合金在变形损伤过程中的组织演变,概述了亚稳β钛合金的各种变形行为及各变形之间的联系,总结了不同的变形行为影响下对亚稳β合金力学性能的提升;然后阐述了亚稳β钛合金在动载荷下的损伤行为及其内部的组织演变,探讨了微观损伤对合金强化与失效之间的联系,以期对新型钛合金的研发与优化提出新见解。     

金属切削加工热弹塑性大变形有限元理论及关键技术研究

基于有限变形理论、虚功原理和更新的拉格朗日公式建立了热弹塑性本构方程，导出了热弹塑性大变形耦合控制方程。对切削加工有限元模拟中的关键技术，如材料模型，工件和切屑的分离、断裂准则，刀具、切屑间的接触摩擦模型以及切削热进行了探讨，针对这些关键技术建立了正交切削加工铝合金7050T7451有限元模型，对切屑形态、切削力、切削温度以及应力场和应变场等物理量的分布进行了有效预测。     

TBM盘型滚刀不同磨损状态下的切削力预测

基于ABAQUS/Explicit非线性显式动力学有限元计算,分析了滚刀在不同磨损厚度和不同磨损刃角的受力,以及滚刀与岩石的接触压力。计算结果显示,在不同磨损条件下,滚刀所受的贯入力是滚动力的3倍,侧向力可以忽略不计。在均匀磨损条件下,滚刀受力和接触压力随磨损加剧也快速增大。在刃角磨损条件下,滚刀受力和接触压力不随刃角变化成比例增加,具有一定随机分布特性,其最大值和无磨损滚刀受力最大值差异较小。这些结论为TBM的结构设计、滚刀的寿命预测和动力学分析提供了参考依据。