医用钛合金动态磁场集群磁流变抛光加工研究

摘要

目的获得超光滑表面且无毒性残留的医用钛合金。方法采用半固着磨料的新型动态磁场集群磁流变抛光方法加工医用TC4钛合金,研究磨料种类、粒径、抛光时间、加工间隙和抛光盘转速等工艺参数,对医用钛合金表面形貌和表面粗糙度的影响规律,使用扫描电镜对抛光前后的医用钛合金表面进行成分分析。结果医用TC4钛合金表面形貌受磨料形状和硬度的综合影响,Al_(2)O_(3)磨料相对SiC、SiO_(2)和B_(4)C磨料能获得更高质量的表面。随着Al_(2)O_(3)磨料粒径的增大,表面粗糙度先减小、后增大,5μm的Al_(2)O_(3)抛光效果最佳。加工间隙从0.8 mm增大到1.2 mm,表面粗糙度先减小、后增大,在1 mm时加工效果最优。抛光盘转速从15 r/min增大到35 r/min,表面粗糙度先减小、后增大,在25 r/min时加工效果最优。当使用粒径为5μm的Al_(2)O_(3)磨粒,在1 mm的工作间隙和25 r/min的抛光盘转速下抛光4 h时,医用钛合金表面粗糙度Ra从原始的110 nm降低到2.87 nm,表面粗糙度的下降率为97.39%。结论应用动态磁场集群磁流变抛光方法加工医用钛合金,能够获得无异质成分残留的超光滑表面。