留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

热处理对激光选区熔化成型CoCrMo合金性能影响研究

张国庆 李晋 李俊鑫 张成光 王安民

张国庆, 李晋, 李俊鑫, 张成光, 王安民. 热处理对激光选区熔化成型CoCrMo合金性能影响研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(1): 106004-0106004(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0106004
引用本文: 张国庆, 李晋, 李俊鑫, 张成光, 王安民. 热处理对激光选区熔化成型CoCrMo合金性能影响研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(1): 106004-0106004(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0106004
Zhang Guoqing, Li Jin, Li Junxin, Zhang Chengguang, Wang Anmin. Influence of heat treatment on the performance of selective laser melting manufacturing CoCrMo alloy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(1): 106004-0106004(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0106004
Citation: Zhang Guoqing, Li Jin, Li Junxin, Zhang Chengguang, Wang Anmin. Influence of heat treatment on the performance of selective laser melting manufacturing CoCrMo alloy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(1): 106004-0106004(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0106004

热处理对激光选区熔化成型CoCrMo合金性能影响研究

doi: 10.3788/IRLA201847.0106004
基金项目: 

国家自然科学基金(81327001);周口师范学院高层次人才科研启动经费资助项目(ZKNVC2017031)

详细信息
    作者简介:

    张国庆(1986-),男,讲师,博士,主要从事激光选区熔化方面的研究。Email:zhangguoqing1202@sohu.com

  • 中图分类号: TG13;TH161;TH162

Influence of heat treatment on the performance of selective laser melting manufacturing CoCrMo alloy

  • 摘要: 为了获得性能优良的医学植入体,需对热处理后的激光选区熔化(SLM)成型零件的性能进行研究。应用拉伸试验机和冲击试验机分别对成型件进行拉伸和冲击实验;显微硬度计测试CoCrMo合金在不同条件下的硬度差别;通过金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌进行观察,研究其断裂机理。结果表明:未处理的SLM成型件具有较高的抗拉强度,1 200℃退火炉冷条件下具有较高的延伸率;硬度随热处理温度的升高逐渐降低;冲击功与热处理温度之间呈U型关系;随热处理温度的升高,成型件晶粒逐渐变大,内应力逐渐变低;1 200℃退火条件下的断裂机理为韧性断裂,这为激光选区熔化成型CoCrMo合金在医学植入体方面的应用提供了依据。
  • [1] Yang Yongqiang, Wang Di, Wu Weihui. Research progress of direct manufacturing of metal parts by selective laser melting[J]. Chinese Journal of Lasers, 2011, 38(6):0601007. (in Chinese)杨永强, 王迪, 吴伟辉. 金属零件选区激光熔化直接成型技术研究进展(邀请论文)[J]. 中国激光, 2011, 38(6):0601007.
    [2] Su Haijun, Wei Kaichen, Guo Wei, et al. New development of laser rapid forming and its application in high performance materials processing[J]. Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2013, 23(6):1567-1574. (in Chinese)苏海军, 尉凯晨, 郭伟, 等. 激光快速成形技术新进展及其在高性能材料加工中的应用[J]. 中国有色金属学报, 2013, (6):1567-1574.
    [3] Sun Tingting, Yang Yongqiang, Su Xubin, et al. Research of densification of 316L stainless steel powder in selective laser melting process[J]. Laser Technology, 2010, 34(4):443-446. (in Chinese)孙婷婷, 杨永强, 苏旭彬, 等. 316L不锈钢粉末选区激光熔化成型致密化研究[J]. 激光技术, 2010, 34(4):443-446.
    [4] Huang Weidong, Lv Xiaowei, Lin Xin. Research progress and developing trends on laser fabrication of biomedical materials[J]. Materials China, 2011, 30(4):1-10. (in Chinese)黄卫东, 吕晓卫, 林鑫. 激光成形制备生物医用材料研究现状与发展趋势[J]. 中国材料进展, 2011, 30(4):1-10.
    [5] Su Xubin, Yang Yongqiang, Yu Peng, et al. Development of porous medical implant scaffolds via laser additive manufacturing[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2012, 22(S1):181-187. (in Chinese)
    [6] Shi Shengfeng. Microstructure and corrosion resistance of medical cobalt based alloys[D]. Hangzhou:Zhejiang University, 2006:1-5. (in Chinese)史胜风. 医用钴基合金组织结构及耐腐蚀性能[D]. 杭州:浙江大学, 2006:1-5.
    [7] Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research Academic Department. Application status and development trend of medical metal materials related products[J]. Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research, 2010, 14(51):9621-9624. (in Chinese)
    [8] Liu Jiang. Development and application of biomedical metal materials[J]. Metallic Functional Materials, 2007, 14(6):3-40.
    [9] Huang Yongling. Effect of heat treatment on properties of cast Co-Cr-Mo alloy[J]. Shonghai Steel Iron Research, 2003(4):27-31. (in Chinese)黄永玲. 热处理对铸造Co-Cr-Mo合金性能的影响[J]. 上海钢研, 2003(4):27-31.
    [10] Gong Yuanyuan. Effect of heat treatment on Wear Properties of cobalt chromium alloy used in tooth[D]. Chongqing:Medical University of Chongqing, 2008:9-16. (in Chinese)龚媛媛. 热处理对牙用钴铬合金磨耗性能的影响[D]. 重庆:重庆医科大学, 2008:9-16.
    [11] Yasa E, Kempen K, Kruth J P, et al. Microstructure and mechanical properties of maraging steel 300 after selective laser melting[C]//21st Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, 2010:383-396.
    [12] Muterlle P V, Zendron M, Perina M, et al. Microstructure and tensile properties of metal injection molding Co-29Cr-6Mo-0.23C alloy[J]. Journal of Materials Science, 2010, 45(4):1091-1099.
    [13] Mori M, Yamanaka K, Chiba A. Effect of cold rolling on phase decomposition in biomedical Co-29Cr-6Mo-0.2N alloy during isothermal heat treatment at 1073 K[J]. Journal of Alloys Compounds, 2014, 612(7):273-279.
    [14] Mantrala K M, Das M, Balla V K, et al. Additive manufacturing of Co-Cr-Mo alloy:influence of heat treatment on microstructure, tribological, and electrochemical properties[J]. Frontiers in Mechanical Engineering, 2015, 1(1):1-2.
    [15] Wang Di. Study on the fabrication properties and process of stainless steel parts by selective laser melting[D]. Guangzhou:South China University of Technology, 2013:50-71.
    [16] Okazaki Y. Effects of heat treatment and hot forging on microstructure and mechanical properties of Co-Cr-Mo alloy for surgical implants[J]. Materials Transactions, 2008, 49(4):817-823.
    [17] Caudillo M, HerreraTrejo M, Castro M R. On carbide dissolution in an as-cast ASTM F-75 alloy[J]. Journal of Biomedical Materials Research, 2002, 59(2):378-385.
    [18] Ramrez-Vidaurri L E, Castro-Romn M, Herrera-Trejo M, et al. Cooling rate and carbon content effect on the fraction of secondary phases precipitate in as-cast microstructure of ASTM F75 alloy[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2009, 209(4):1681-1687.
    [19] Shortsleeve F J, Nicholson M E. Trans Am Soc Met, 1951, 43:142.
    [20] Kim K Y, Ye L. Interlaminar fracture toughness of CF/PEI composites at elevated temperatures:roles of matrix toughness and fibre/matrix adhesion[J]. Composites Part A Applied Science Manufacturing, 2004, 35(4):477-487.
  • [1] 王凯, 李多生, 叶寅, 罗军明, 龙思海, 官冀原, 谢非彤, 姜苏航, 王明娣, 吴宁.  航空铝合金表面涂层无损激光清洗研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20210936-1-20210936-9. doi: 10.3788/IRLA20210936
    [2] 曾寿金, 吴启锐, 叶建华.  选区激光熔化成型316L不锈钢多孔结构的力学性能 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190523-1-20190523-9. doi: 10.3788/IRLA20190523
    [3] 严惠, 王霄, 梁绘昕, 田宗军, 谢德巧, 徐国建.  选区顺序对激光直接制造TC4残余应力及变形的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 242002-0242002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0242002
    [4] 卞宏友, 翟泉星, 曲伸, 杨光, 王伟, 王维.  GH738合金激光沉积修复试验研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 706002-0706002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0706002
    [5] 王学德, 罗思海, 何卫锋, 聂祥樊, 焦阳.  无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106005-0106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106005
    [6] 张佩宇, 汪诚, 谢孟芸, 李玉琴, 安志斌.  激光冲击对K403合金激光熔覆修复微观组织和性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906003-0906003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0906003
    [7] 杜道中, 刘婷婷, 廖文和, 张长东, 张凯.  激光选区熔化熔池光强监测系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1206002-1206002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1206002
    [8] 卞宏友, 赵翔鹏, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 任宇航.  激光沉积修复GH4169合金试验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206006-0206006(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206006
    [9] 安志斌, 沈晓骏, 高山, 姚晨光, 汪诚.  激光冲击强化K403镍基高温合金表面纳米化 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 921002-0921002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0921002
    [10] 吴伟辉, 肖冬明, 毛星.  金属零件自动超轻结构化设计及激光增材制造 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1106009-1106009(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1106009
    [11] 雷兵, 曹涧秋, 刘伟, 胡浩军, 冯莹.  耦合强度对公共环形腔耦合式光纤激光器锁相性能的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2448-2455.
    [12] 陈金忠, 王敬, 李旭, 滕枫.  样品温度对激光诱导等离子体辐射强度的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3223-3228.
    [13] 戴毅斌, 樊玉杰, 李明尧, 刘晓宇, 蒋彭胜, 殷开婷.  多点激光微冲击成形的数值模拟研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 50-56.
    [14] 肖冬明, 何宽芳, 王迪.  基于多层有限元模型的激光选区熔化多层瞬态温度场演化规律研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2672-2678.
    [15] 徐正平, 沈宏海, 许永森, 孙超, 黄厚田, 姚园.  激光成像系统高精度目标距离和强度信息提取 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2668-2672.
    [16] 王飞, 徐作冬, 戢运峰, 姜畅.  采用扫描式漫反射成像法的激光强度分布测量装置 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2219-2222.
    [17] 钦兰云, 王婷, 杨光, 王维, 卞宏友, 任宇航.  激光沉积修复BT20合金试验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 404-410.
    [18] 李靖, 李军, 何卫锋, 李玉琴, 聂祥樊, 何光宇.  TC17 钛合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2889-2895.
    [19] 庞淼, 周山, 吴娟, 荣健, 高学燕, 胡晓阳.  激光强度时空分布测量漫散射取样衰减技术研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3213-3217.
    [20] 褚俊, 李顶根, 罗锋, 刘明勇.  激光三角法位移测量中光强度的模糊自适应控制 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1458-1462.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  530
  • HTML全文浏览量:  91
  • PDF下载量:  81
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-05
  • 修回日期:  2017-08-10
  • 刊出日期:  2018-01-25

热处理对激光选区熔化成型CoCrMo合金性能影响研究

doi: 10.3788/IRLA201847.0106004
    作者简介:

    张国庆(1986-),男,讲师,博士,主要从事激光选区熔化方面的研究。Email:zhangguoqing1202@sohu.com

基金项目:

国家自然科学基金(81327001);周口师范学院高层次人才科研启动经费资助项目(ZKNVC2017031)

  • 中图分类号: TG13;TH161;TH162

摘要: 为了获得性能优良的医学植入体,需对热处理后的激光选区熔化(SLM)成型零件的性能进行研究。应用拉伸试验机和冲击试验机分别对成型件进行拉伸和冲击实验;显微硬度计测试CoCrMo合金在不同条件下的硬度差别;通过金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌进行观察,研究其断裂机理。结果表明:未处理的SLM成型件具有较高的抗拉强度,1 200℃退火炉冷条件下具有较高的延伸率;硬度随热处理温度的升高逐渐降低;冲击功与热处理温度之间呈U型关系;随热处理温度的升高,成型件晶粒逐渐变大,内应力逐渐变低;1 200℃退火条件下的断裂机理为韧性断裂,这为激光选区熔化成型CoCrMo合金在医学植入体方面的应用提供了依据。

English Abstract

参考文献 (20)

目录

    /

    返回文章
    返回