不同构建方向激光选区融化钛合金卡环的疲劳性能研究及有限元应力分析

摘要：

目的 探讨不同构建方向激光选区融化(SLM)钛-6铝-4钒(Ti-6Al-4V)卡环的机械性能并与铸造卡环进行比较.方法 制作3种不同构建方向SLM卡环及铸造卡环共计48个,根据卡环臂长轴与构建方向角度分为SLM0组、SLM45组、SLM90组和铸造组.利用有限元分析的方法分析卡环的应力分布和最大应力值.然后利用自制夹具在人工唾液环境下对卡环进行7200次循环摘戴模拟临床使用5年时间来评估卡环的抗疲劳性能.最后各组随机选取1个卡环进行三点弯曲使其折断,应用扫描电镜(SEM)对断端进行观察.实验数据使用SPSS 20.0进行处理,设置α=0.05.结果有限元分析发现,卡环的最大应力位于卡环固位臂的中段,在0.50 mm倒凹下其最大von Mises值远小于Ti-6Al-4V的弹性极限.循环疲劳实验中0.25 mm倒凹下SLM90卡环的抗疲劳性优于铸造卡环(P<0.05),0.50 mm倒凹下SLM90卡环的抗疲劳性优于SLM0、SLM45和铸造组卡环(P<0.05).SEM显示卡环的断裂起始于晶粒之间.结论 SLM试件具有更小的晶粒;SLM组尤其是SLM90卡环的主要是韧性断裂而铸造组卡环为脆性断裂;SLM Ti-6Al-4V卡环可放置于0.50 mm倒凹下,SLM90卡环相较于SLM0、SLM45和铸造组卡环具有更优异的抗疲劳性能,这说明SLM Ti-6Al-4V材料存在明显的各向异性.

关键词：有限元分析、激光选区融化、钛-6铝-4钒、定向力、各向异性

所属期刊栏目：12

在线出版日期：2018-11-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：271-277