316L纤维尺寸和含量对HA-ZrO2(CaO)/316L纤维复合生物材料性能的影响

研究了316L纤维的长度、直径与含量对HA-ZrO_2（CaO）/316L纤维生物复合材料的力学性能的影响规律.结果表明：纤维直径为40μm的复合材料力学性能优于纤维直径为50μm的复合材料;纤维长度为0.8～1.2mm的复合材料力学性能优于纤维长度为2～3mm的复合材料;随着纤维体积分数增大,纤维之间相互接触而导致在复合材料中形成的微孔增多,并成为微裂纹源,导致材料力学性能下降.含20vol%直径为40μm、长度为0.8～1.2mm的316L纤维的HA-ZrO_2（CaO）/316L纤维生物复合材料的综合力学性能最佳,其抗弯强度、杨氏模量、断裂韧性和相对密度分别为140.1MPa、117.8GPa、5.81MPa·m~（1/2）和87.1%.复合材料微观组织随HA粉末和316L纤维成分的变化呈规律性变化,没有出现明显的裂纹或孔隙,316L纤维与HA-ZrO_2（CaO）基体紧紧地咬合在一起,其结合主要靠基体对316L纤维的物理附着力所致.基体中发生微量Fe元素扩散,但在316L纤维中不发生基体Ca、P元素的扩散.含5%316L纤维复合材料表现为脆性断裂,而含10%、20%、40%316L纤维复合材料均表现为韧性断裂,且韧性程度随316L纤维含量的增加而增大.     

316L不锈钢粉真空松装烧结的研究

研究了３１６Ｌ不锈钢粉注射成形等低压成形工艺的粉末真空松装烧结行为及其影响因素。通过添加石墨实现脱氧控碳，分析比较了气，水雾化粉真空松装还原烧结行为的差异。     

HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维对称功能梯度生物材料

制备了HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维对称功能梯度材料(FGM),316L不锈钢纤维的含量(体积分数)按20%→10%→0→10%→20%呈轴向对称梯度变化.分析了材料的微观结构和微区元素含量,研究了材料的性能与316L不锈钢纤维含量的关系.结果表明,在HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维对称FGM中,316L不锈钢纤维在微观上呈无序和均匀分布状态,它被包裹于HA(ZrO2)基体中,两者紧密结合.316L不锈钢纤维与HA(ZrO2)基体间的界面表现为部分凹凸不平,紧紧地咬合在一起.在FGM基体中发生了微量的韧化相Fe元素扩散,在韧化相316L不锈钢纤维不发生基体相Ca、P元素的扩散,基体与韧化相之间不发生化学反应.随着316L不锈钢纤维含量的增加,HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维复合材料的断裂韧性和弹性模量逐渐增加,体现了FGM中各梯度层的力学性能缓和设计.按Miao模型计算HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维FGM中的残余热应力为515 MPa,FGM的增韧机理主要为纤维的拔出增韧和层间的裂纹偏转增韧.     

HA-316L不锈钢纤维非对称功能梯度生物材料制备与显微组织

用低压热等静压方法在1100℃下制备了HA(ZrO₂)-316L不锈钢纤维非对称FGM,其中316L不锈钢纤维含量按体积比20%→15%→10%→5%呈非对称梯度变化.并通过金相显微镜、SEM、EDXA分析了材料的微观结构和微区元素含量.结果表明,HA(ZrO₂)-316L不锈钢纤维非对称FGM微观上表现为316L不锈钢纤维在FGM中呈无序、均匀分布状态,316L不锈钢纤维包裹于HA(ZrO₂)基体中,两者结合紧密,界面表现为部分凹凸不平,316L不锈钢纤维与HA(ZrO₂)基体紧紧的咬合在一起.在FGM基体中发生了微量的韧化相Fe元素扩散,韧化相316L不锈钢纤维不发生基体相Ca、P元素的扩散,基体与韧化相均相对独立,二者之间不发生任何化学反应.随着HA含量增加,HA(ZrO₂)-316L不锈钢纤维复合材料的断裂韧性和弹性模量逐渐减小,体现了FGM中各梯度层的力学性能缓和设计.HA(ZrO₂)-316L不锈钢纤维FGM中,分析认为,增韧机理主要为纤维拔出增韧和层间裂纹偏转增韧.     

挤压316L金属蜂窝的烧结及其组织性能研究

以金属粉末、粘结剂为原料,经炼料制成膏状挤压料,通过挤压模成型为蜂窝状,再经高温烧结制备成316L不锈钢蜂窝.研究了烧结气氛、烧结温度对蜂窝烧结组织结构的影响,并对烧结后的蜂窝进行力学性能测试.结果表明,在氢气中烧结的316L蜂窝组织,金属颗粒间形成烧结颈,呈网状连接在一起,并随温度升高颗粒合并长大成晶粒,基体组织为Fe-Cr-Ni-C(γ-Fe)固溶体,第二相球形颗粒为富含硅的低熔点化合物;在真空中烧结,金属颗粒表面形成氧化物Fe2Cr4O4、Cr2O3,以及SiO2,大量的表面氧化物阻碍了金属粉末颗粒的结合,直接影响烧结蜂窝的强度,致使烧结蜂窝强度远低于氢气中烧结的蜂窝.在氢气中烧结的316L金属蜂窝,其径向抗压强度可达40～50 MPa,远高于目前广泛应用的陶瓷蜂窝载体,是作为载体材料的一种理想选择.     

SiC陶瓷与316L不锈钢真空活性钎焊

采用Ag-Cu-Ti活性钎料,通过真空钎焊方法进行了SiC陶瓷与316L不锈钢的连接,研究了接头的界面组织、特征点成分和物相,并探讨了钎焊温度(800~930℃)、保温时间(0~30 min)对接头界面组织和连接强度的影响。结果表明,SiC陶瓷与316L不锈钢钎焊抗剪断口均发生在SiC陶瓷与钎料连接界面处,由于活性元素Ti的作用,在陶瓷与钎料的界面处形成了连续的反应层,反应生成了Ti C和Ti₅Si₃;在316L不锈钢与钎料的界面处,生成了Fe-Ti化合物和Cu-Ti化合物。随着钎焊温度升高及保温时间延长,接头强度均呈现出一个峰值,在温度为900℃,保温20 min的工艺条件下可获得最大接头抗剪强度。     

316L不锈钢表面聚氨酯多孔涂层的制备及其生物性能研究

利用湿法相转化原理在316L不锈钢表面制备聚氨酯涂层时，空气湿度和溶液浓度是影响涂层形貌的两个主要因素．涂层表面形貌的观察结果表明：空气湿度增大或者溶液浓度减少，都有增大涂层表面孔径的趋势，而且可以加深孔的深度．通过控制空气湿度和溶液浓度，孔径可以在几个微米到30多个微米的范围内变化．通过亲疏水性测量、血小板粘附试验和动态凝血试验考察了涂层的血液相容性．以316L不锈钢作为参照组进行对比分析，结果可知：PU多孔涂层表面为超疏水性，明显降低了血小板在材料表面的粘附，延长了动态凝血时间，表现出良好的血液相容性．     

316L不锈钢表面聚氨酯多孔涂层的制备及其生物性能的研究

利用湿法相转化原理在316L不锈钢表面制备聚氨酯涂层时，空气湿度和溶液浓度是影响涂层形貌的两个主要因素。涂层表面形貌的观察结果表明：空气湿度增大或者溶液浓度减少，都有增大涂层表面孔径的趋势，而且可以加深孔的深度。通过控制空气湿度和溶液浓度，孔径可以在几个微米到三十多个微米的范围内变化。通过亲疏水性测量、血小板粘附试验和动态凝血试验考察了涂层的血液相容性。以516L不锈钢作为参照组进行对比分析，结果可知：PU多孔涂层表面为超疏水性，明显降低了血小板在材料表面的粘附，延长了动态凝血时间，表现出良好的血液相容性。     

激光快速成形316L不锈钢研究

介绍激光快速成形316L不锈钢的有关情况,研究了不同激光和扫描速度情况下,单道激光熔覆层及多道搭接的组织及宏观形貌,研究了不同工艺条件下所制备薄壁墙的组织及性能,在此基础上进行了简单外形块体材料及复杂外形薄壁零件的制备。研究表明,采用激光快速成形制备的316L不锈钢零件组织致度,成分均匀,具有快速凝固组织特征,力学性能与铸造及锻造退火态相当,可满足直接使用要求。     

医用316L不锈钢表面改性研究及发展

316L不锈钢因其优良的性能和低廉的价格广泛应用于临床及医疗领域。通过分析医用316L不锈钢目前存在的主要问题及发展状况,对医用316L不锈钢近年来表面改性的新方法和新成果进行了较为详细的介绍,表明表面改性技术是解决临床应用问题的良好途径,为医用316L不锈钢的医学应用提供了新的发展机遇。     

多层316L不锈钢板真空扩散连接研究

实现了150层316L不锈钢板的真空扩散连接,通过拉伸测试和金相观察,得到了接头力学性能和界面组织特征。结果表明,高温退火后母材的屈服强度和拉伸强度明显下降,断后伸长率显著提高。相较于高温退火后母材的力学性能,垂直试样的屈服强度高,但拉伸强度和断后伸长率低;平行试样屈服强度高,拉伸强度与母材相当,断后伸长率低。室温和高温垂直/水平拉伸试样均呈现出典型塑性断裂特征。接头顶部、中部和底部等各区域扩散连接质量良好,界面组织特征相似。     

钎缝间隙对316L不锈钢真空钎焊接头组织的影响

采用镍基钎料BNi2+40%BNi5对316L不锈钢进行真空钎焊。主要通过光学显微镜、电子探针显微分析仪、硬度计等研究了3种钎缝间隙下钎焊接头的显微组织、钎缝成分分布以及钎缝显微硬度。结果表明316L不锈钢的钎焊接头主要由固溶体、共晶组织及网状化合物组成,硼、硅是导致化合物相产生的主要合金元素;随着钎缝间隙的减小,钎焊接头中金属间化合物相的含量逐渐减小,当钎缝间隙为30μm时,接头组织基本为固溶体。     

316L不锈钢薄板焊缝成形及力学性能研究

目的 减少1 mm厚度 316L不锈钢薄板在焊接生产过程中出现的缺陷等问题,并提高不锈钢薄板焊缝成形质量和焊接接头力学性能.方法 采用脉冲激光焊接技术实现对厚度 1 mm的 316L不锈钢薄板的精确焊接,并利用金相显微镜、维氏硬度计、万能拉伸试验机和扫描电镜对焊缝的表面形貌、微观结构、力学性能、断口形貌进行表征分析.结果 当激光功率为 403 W、输出电流为 150 A、焊接速度为 150 mm/min、离焦量为-5.525 mm时,焊缝正反面的形貌规则无缺陷.焊缝区内的微观结构主要由δ-铁素体和奥氏体2种晶粒构成,相较于母材及热影响区,焊缝区晶粒尺寸更细小均匀,平均硬度为 156HV,表现出更高的硬度特性.焊接接头的抗拉强度和屈服强度均值分别达到 643.28 MPa和305.95 MPa,相对于母材的强度分别提高了 7%和49%;平均断后伸长率为37.2%,达到原始母材伸长率的55%;断裂呈现韧性断裂的塑性变形和延展性特征.结论 优化调整焊接工艺参数后,1 mm厚度 316L不锈钢薄板的焊缝成形质量提高,无缺陷且微观组织分布均匀,焊接接头强度显著提高.     

Microstructural creep damage in welded joints of 316L stainless steel

The present work has been undertaken to study creep damage in welded joints. The complex dual phase microstructure of 316L welds are simulated by manually filling a mould with longitudinally deposited weld beads. Most of the moulded specimens were then aged for 2000 hours at 600°C. High resolution scanning electron microscopy was extensively used to examine the microstructure of the welded material before and after ageing. Columnar grains of austenite constitute a matrix in which thin dendrites of δ-ferrite can be found. The ageing generates the precipitation of carbides, resulting in less transformation in the material. Smooth and notched creep specimens were cut from the mould and tested at 600°C under different stress levels. The creep life of the simulated welded material is shown to be lower than that of the base material. Microstructural observations reveal that creep cavities are preferentially located along the austenite grain boundaries. This analysis of intergranular damage on test specimens is conducted to obtain a predictive damage law which could be used to calculate the lifetime of welded joints.     

选区激光熔化不锈钢全流程关键问题研究现状与进展

选区激光熔化(SLM)是制造精度最高的金属增材制造工艺,用于制造复杂几何形状的金属零件。316L不锈钢具有面心立方结构,在从熔融态冷却至室温的过程中通常不发生固态相变,基于这种特性,316L不锈钢成为SLM中应用最广泛的金属材料。与传统工艺相比,SLM工艺虽然能够生产高致密、高性能的零件,但是它无法避免孔洞、空隙等缺陷的出现,且存在力学性能差异和需要后处理加工等问题。为了解决这些问题,需揭示SLM制造工艺参数对性能的影响规律。综述了SLM-316L制备全流程前、中和后期在原始粉末、工艺参数及后处理方面的研究现状,首先讨论了粉末质量指标及制粉工艺对不锈钢制件的影响机理;其次总结了激光输入功率、扫描速度等工艺参数对制件性能影响的研究现状;最后对表面机械磨损处理、电解抛光等后处理方式及制件性能影响规律做了简要总结。阐明了通过SLM影响因素预测不锈钢成形零件力学性能的学术观点,以期为获取高质量零件、促进不锈钢材料的实际应用提供一些参考。