SLM含铜钴基合金的抗菌性能及细胞相容性的初步探索

目的 以SLM-CoCrW为对照,评价SLM-CoCrCu的抗菌性及生物相容性,为SLM-CoCrCu的潜在临床应用提供理论依据。方法 选择金黄色葡萄球菌为研究对象,采用平板法验证合金的抗菌性能。选择MC3T3-E1细胞为研究对象,采用CCK-8检测法评价合金对于细胞增殖的影响和细胞毒性等级。采用细胞骨架荧光染色标记法评价细胞在合金表面的粘附及生长,结合增殖率,反映合金的细胞毒性。采用流式细胞术评价材料对细胞早期凋亡的影响。结果 SLM-CoCrCu对金黄色葡球菌的生长有明显抑制作用,对金黄色葡萄球菌抗菌率可达98%,与SLM-CoCrW比较有显著性差异（P<0.01）。随培养时间的延长,SLM-CoCrCu细胞数量逐步增长,表现出对细胞增殖的促进作用。SLM-CoCrCu和SLM-CoCrW在与细胞共培养1、3、 7 d后,细胞增殖率有显著差异性（P=0.01）。共培养1 d后,不含铜组细胞增殖率优于含铜组;共培养3 d及7 d后,含铜组对细胞增殖影响明显优于不含铜组。两者对于细胞粘附及形态上的影响无明显差异。SLM-CoCrCu和SLM-CoCrW对于细胞凋亡的影响无明显差异。结论 SLM-CoCrCu相较于SLM-CoCrW有良好的抗菌性能。同时,SLM-CoCrCu具有良好的生物相容性,对细胞增殖、粘附及形态都无明显影响。     

SLM 3D打印St6钴基合金燃油器喷头可行性分析

设计、对比了不同选区激光熔化工艺(Selective Laser Melting,SLM)3D打印St6钴基合金燃油器喷头的试验方案,热等静压(HIP)后,通过表面质量及微观金相检查,对St6钴基合金燃油器喷头3D打印工艺的可行性进行分析.针对打印中出现的表面球化、层间开裂、内部组织不致密、内部裂纹、析出物聚集等缺陷,...     

基于注射3D打印成型的铜浆料烧结工艺研究

利用自制的注射3D打印成型机,对铜浆料进行成型,然后进行烧结,实验研究了铜浆料的烧结工艺并进行参数优化,通过微观组织分析烧结样品产生缺陷的原因。通过改变烧结过程的烧结温度、保温时间,采用SEM、TGA、金相显微镜等手段观察分析。结果表明:烧结温度为950℃、保温时间为90 min时,可以烧结出质量较高的样品,其相对致密度最终可以达到90%,硬度达到77.98 HV。     

3D打印技术应用

以某工业产品为例,应用3D打印技术加工铸造蜡型,并用熔模铸造制造出不锈钢产品。重点介绍了该打印材料的性能和设备参数、以及熔模铸造的工艺过程,实现了3D打印技术与铸造的完美结合,所用材料符合污染小、节约能源的绿色环保制造理念,符合现代制造业的最新发展趋势和市场经济的发展要求。     

铸造砂型3D打印技术应用及选型分析

研究了当前铸造砂型3D打印机的应用原理、工艺流程及主要性能,并对选型参考、应用等方面进行分析。结果表明,砂型3D打印技术相比传统树脂砂铸造技术有其先进性及优势,企业用户在选择砂型3D打印设备时,需根据自身企业产品的特点综合考虑,砂型3D打印在铸造上的应用工艺已相对成熟。     

选区熔化3D打印TiAl基合金的研究现状及展望

TiAl基合金(TiAl基金属间化合物),被认为是一种理想的新型轻质高温结构材料,在当代民用工业、兵器工业以及航空航天等领域具有广阔的应用前景.然而TiAl基合金脆性较大,传统的成形方法难以制备出复杂结构的构件,严重制约了该合金的推广与应用.选区熔化3D打印是按照CAD模型的分层切片数据,以激光或者电子束为高能量热源逐...     

基于电机挤出沉积的多喷头生物3D打印系统

3D打印载药组织工程骨支架正朝着多材质方向发展。针对多材质支架打印过程中出现的多喷头切换时产生的喷头干涉碰撞、共点打印以及流涎现象,对电机挤出式打印喷头的切换装置、多材质打印路径及多喷头打印控制进行研究,提出基于电机挤出沉积的多喷头打印系统及多喷头控制方法。使用花瓣形喷头切换机构实现多材质的切换,设计多喷头切换的路径规划方法及上位机控制程序,最后以羟基磷灰石和聚乙烯醇的混合材料在多喷头生物3D打印系统上进行打印测试。研究结果表明：该系统能实现多喷头的协调打印、共点打印,解决了打印过程中喷头切换时产生的干涉碰撞和流涎现象,为仿生载药组织工程骨支架的梯度打印提供了参考。     

3D打印随形水路在铰链盖模具上的应用

根据铰链盖塑件造型特点设计模具,该模具型冷却系统采用随形冷却水路设计,通过MoldFlow对设计方案尽行分析,得出生产效率和塑件质量均有所提高的结果。借助3D打印技术加工模具镶块,最终通过实际生产来验证结果。     

生物3D打印技术及组织工程应用研究进展

生物3D打印技术基于增材制造思想，有望实现细胞、生物材料等生命物质的自由成形，构建具有仿生天然组织复杂性和异质性的三维组织结构。经过近20年发展，生物3D打印已成为组织工程的主流技术之一，应用于多种组织的构建。综述了生物3D打印的基本技术类型及其在不同组织上的应用现状。     

3D打印钛合金薄壁构件的研究进展

钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。     

Si-Assisted Solidification Path and Microstructure Control of 7075 Aluminum Alloy with Improved Mechanical Properties by Selective Laser Melting

The construction and application of traditional high-strength 7075 aluminum alloy (Al7075) through selective laser melting (SLM) are currently restricted by the serious hot cracking phenomenon. To address this critical issue, in this study, Si is employed to assist the SLM printing of high-strength Al7075. The laser energy density during SLM is optimized, and the effects of Si element on solidification path, relative density, microstructure and mechanical properties of Al7075 alloy are studied systematically. With the modified solidification path, laser energy density, and the dense microstructure with refined grain size and semi-continuous precipitates network at grain boundaries, which consists of fine Si, β-Mg₂Si, Q-phase and θ-Al₂Cu, the hot cracking phenomenon and mechanical properties are effectively improved. As a result, the tensile strength of the SLM-processed Si-modified Al7075 can reach 486 ± 3 MPa, with a high relative density of ~ 99.4%, a yield strength of 291 ± 8 MPa, fracture elongation of (6.4 ± 0.4)% and hardness of 162 ± 2 (HV_0.2) at the laser energy density of 112.5 J/mm³. The main strengthening mechanism with Si modification is demonstrated to be the synergetic enhancement of grain refinement, solution strengthening, load transfer, and dislocation strengthening. This work will inspire more new design of high-strength alloys through SLM.     

3D打印铝合金材料的摩擦学性能

为测试高速传动件上3D打印铝合金材料的耐磨性能,对3D打印铝合金(EOS:Al Si10Mg)与铸造铝合金(ZL1104T6:ZAl Si9Mg)进行性能对比测试。采用光学显微镜、电子扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等对两种材料进行微观组织分析,硬度测量,摩擦磨损值测定。结果表明,3D打印铝合金其微观组织下晶粒更精细,并且各合金元素分布均匀性更好;3D打印铝合金硬度平均值略高于ZL1104 T6;3D打印铝合金的摩擦因数曲线更平滑,摩擦因数平均值及磨损失重率均小于ZL1104 T6,证明在相同的摩擦磨损条件下,3D打印铝合金表现出良好的耐磨性。     

金属零件3D打印技术的应用研究

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是目前先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展对材料的不断需求,利用快速成形技术直接制造金属功能零件将会成为该技术的主要发展方向。3D打印技术正在快速改变着人们传统的生产方式和生活方式。以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印制造技术被外界认为将推动第三次工业革命。激光工程化净成形技术（LENS）,激光选区熔化技术（SLM）及电子束选区熔化技术（EBSM）3种技术是金属零件3D打印技术的典型代表。对金属零件3D打印技术,包括基本的技术原理及其技术应用领域进行了介绍,最后对金属零件3D打印技术的发展进行了展望。     

基于扫描间距调控Inconel 738合金的微观组织和力学性能

采用EBSD技术系统地研究了扫描间距h对选区激光熔化(SLM)成形Inconel 738合金微观组织、动态再结晶行为、织构演变和力学性能的影响。研究表明,随着h的增加,平行于沉积方向的细长柱状晶晶粒长/径比减小,晶粒的形貌由粗大的细长柱状晶向细小的等轴晶转变,晶粒的取向变得更加随机;随着h的增加,动态再结晶体积分数增加,再结晶区域位错密度和应变低于未再结晶区域;随着h的增加,其铸造织构的类型发生变化,织构主要由Rotated-Goss织构{110}110转变为Rotated-Goss织构{110}110+Cube织构{001}100,Cube织构的强度逐渐增强,而Rotated-Goss织构的强度逐渐减弱;此外,通过选择合适的扫描间距(h=70μm),沉积态Inconel 738合金可获得优异室温力学性能(σ_y=933 MPa,σ_(uts)=1209 MPa,ε_f=38%),达到良好的强度与塑性匹配。     

Ti-Zr-Cu-Fe非晶合金制备及生物相容性研究

采用单辊快淬法制备了厚40μm,宽3 mm的四元Ti50Zr16Cu31Fe3非晶合金条带。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)分析了合金的组织、相结构以及热稳定性;同时将合金在模拟体液(SBF)中培养15 d,分析了合金的组织相容性,利用动态凝血时间以及溶血率分析非晶合金的血液相容性。结果表明,Ti50Zr16Cu31Fe3非晶条带具有较高的热稳定性,过冷液相区ΔTx可达80 K;在模拟体液(SBF)中浸泡15 d后,羟基磷灰石(HA)沉积在合金表面,厚度可以达到5μm,HA团絮状生长,且Ca/P值约为1.65,与人骨的Ca/P值1.67接近;溶血率低,仅为1.08%,表明合金具有良好的生物相容性。     

选区激光熔化铝合金的组织和力学性能

通过选区激光熔化(SLM)工艺成型AlSi10Mg试样,研究其显微组织和力学性能。采用某公司生产的AFS-M260选区激光熔化成型机打印AlSi10Mg试样,综合使用显微硬度仪、光学显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪进行分析,得出其显微硬度、组织形貌、元素分布和物相组成。由于SLM独特的成型方式而引起共晶结构定向生长,使得试样微观组织在横纵方向呈现各向异性,但相同截面上组织从熔池边界到内部呈现梯度结构,可分为3个区域:粗晶区、热影响区、细晶区,各区域横纵截面对应的α-Al基体尺寸、平均共晶Si宽度、共晶组织含量均呈现下降趋势。试样的硬度显著大于传统铸态试样,但横纵截面相差不大。SLM成型得到的AlSi10Mg试样硬度性能极其优良,成型组织细小,这主要与SLM成型的高冷却速率相关。     

Inconel 738合金选区激光熔化成形工艺优化及组织性能的研究

采用SEM、EBSD、OM等方法,研究了激光体能量密度E对SLM成形Inconel 738合金致密度、微观组织和显微硬度影响。研究表明：在SLM成形过程中,激光体能量密度E对试样致密度起决定性作用,随着激光体能量密度的增大,致密度呈现先上升后下降的趋势,并且在65.2 J/mm&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;可以实现最高致密度(99.4％);凝固过程中冷却速率高达2.44&#215;10&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt; K/s,SLM成形Inconel 738合金的组织垂直与打印方向和平行与打印方向有明显的各向异性,平行于打印方向的组织呈“棋盘状”形貌,垂直与打印方向为“鱼鳞状”形貌,层与层之间、不同道次之间的熔池搭接区为晶粒细化的胞晶;显微组织表现出明显的织构,随着激光体能量密度的增大,＜001＞方向的织构逐渐增强;试样的硬度随着激光体能量密度的增大而增大,当硬度值超过65.2 J/mm&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;时,SLM成形Inconel 738合金的硬度值超过精铸试样(410 HV),硬度值在各个面上的分布是定向独立的。     

选区激光熔化增材制造In718合金的激光焊接性能

采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和力学性能试验等研究了选区激光熔化(SLM)In718合金的激光焊接接头的组织和性能。结果表明:SLM In718合金的激光焊接接头的宏观质量较好,没有发现冶金缺陷的存在。未热处理时,In718合金的SLM构件的组织主要由奥氏体柱状晶及奥氏体柱状晶之间的共晶组织构成,柱状晶的平均尺寸约为5μm×2μm;激光焊接SLM构件的焊缝组织主要由奥氏体柱状晶及奥氏体柱状晶之间的共晶组织构成,柱状晶的平均尺寸约为25μm×5μm;焊缝区显微硬度均值约282 HV,是SLM母材均值335 HV的84.2%;不同厚度焊接试样的抗拉强度为970~983 MPa(均达到SLM母材95%以上),伸长率为20.2%~22.6%(为SLM母材65%以上);固溶+时效处理后,焊接试样抗拉强度均值为1412 MPa(约为SLM母材的98.9%),伸长率均值为13.5%(约为SLM母材的93.7%),与未热处理相比,SLM母材和焊缝显微硬度值分别提高了55.2%和77.3%。     

Experimental investigation of melt pool behaviour during selective laser melting by high speed imaging

Melt pool behaviour and the characteristics of the surrounding metal powder during selective laser melting (SLM) are captured using high-speed imaging, and the influence of the substrate temperature and the line building sequence on the formation of the built structure and the generation of spatter particles is experimentally investigated. The results indicate that the substrate temperature has a measurable effect on the formation of droplets and the generation of spatter particles, while the volume specific energy density of the process was the principal factor affecting the built structure.