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。     

Theodorsen振动翼修正高速穿浪双体船耐波性预报

应用势流理论求解水动力系数,采用STF二维切片理论预报带T型翼和尾压浪板的高速穿浪双体船的纵向运动耐波性,目前大多数以定常翼理论处理T型翼和尾压浪板,高航速下升沉和纵摇峰值预报结果较实验结果偏大。为改善高速穿浪双体船耐波性预报,将Theodorsen振动翼理论应用到穿浪双体船耐波性预报中,较好地解决了预报结果偏大问题,并对T型翼和尾压浪板减摇机理进行了阐述,垂荡峰值的预报误差较小,可达1.29%,纵摇峰值误差可达1.41%。     

选区激光熔化医用316L多孔结构的多目标工艺优化

为解决选区激光熔化技术成形医用多孔结构成形质量较差的问题,研究了工艺参数对316L成形样件致密度、孔隙率差值和表面粗糙度的影响,结合灰色关联分析方法建立了多元非线性预测模型。结果表明,预测模型的拟合度可达96.85%,最优工艺参数分别为激光功率250 W、扫描速度800 mm/s、扫描间距0.08 mm。优化后的灰色关联度达0.9195,得到样件的致密度为99.25%,孔隙率差值为0.60%,表面粗糙度均值为4.39 μm。致密度与激光功率正相关,随着致密度的增大,扫描速度和扫描间距呈现先增大再减小的趋势,孔隙率差值和表面粗糙度与激光功率、扫描速度、扫描间距均保持先减小再增大的趋势。结合激光体能量密度概念,揭示了工艺参数影响成形质量的原因,体能量密度为109.65～145.83 J/mm3时粉末的熔化状态最好。