构建方向对SLM钛合金卡环的显微结构及性能影响

摘要

目的 探讨不同构建方向对选择性激光熔融(selective laser melting,SLM)法打印Ti-6Al-4V卡环的物理性能的影响,为临床3D打印高精密度及力学性能优良的卡环提供依据.方法 以SLM法分别按0度(SLM0组)、45度(SLM45组)、90度(SLM90组)3种不同构建方向打印Ti-6Al-4V卡环,每组12个;以铸造法铸造卡环12个为对照组;同时铸造4枚金属基牙随机作为上述4组卡环的基牙.用X射线探查各组卡环是否存在裂隙;以共聚焦显微镜检测各组卡环粗糙度、体式显微镜观测各组卡环与金属基牙的密合度;金相显微镜下观察各组样品的显微结构,评估各组试件的物理性能.结果 铸造组卡环存在0～8个肉眼可见的裂隙,而SLM组未见明显缺陷.4组中,表面粗糙度最大的是铸造组(18.102±3.762)μm(P<0.05),粗糙度最小的是SLM90组(5.942±1.486)μm(P<0.05),SLM0组(8.711±2.378)μm和SLM45组(8.513±1.161)μm间差异没有统计学意义(P>0.05).密合度最差的是铸造组(68.445±14.876)(P<0.05),密合度最好的是SLM90组(33.417±5.880)μm(P<0.05),SLM0组(52.917±12.102)μm和SLM45组(50.889±7.011)μm之间差异没有统计学意义(P>0.05).Ti-6Al-4V由α+β晶粒组成,其中β晶粒的生长方向大致平行于构建方向且位于α晶粒之间.SLM由细小的晶粒组成,而铸造组晶粒粗大.结论 SLM试件具有更小的晶粒;SLM90组卡环具有较好的密合性和较光滑的内表面.