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不同打印角度SLM–Ti6Al4V组织结构及其在含氟离子溶液中的腐蚀行为

2021-05-19阎笑盈张宏伟董超芳

工程科学学报 2021年5期

王 尧,阎笑盈,满 成✉,张宏伟,董超芳,王 昕

1) 中国海洋大学材料科学与工程学院,青岛 266100 2) 北京科技大学新材料技术研究院,北京 100083

Ti6Al4V已成为生物医学领域中最理想的材料之一,但采用铸锻等传统方式生产的钛合金在医用植入体过程中存在着种类单一、生产周期长等问题. 选择性激光熔化(SLM)是一种新兴的3D打印技术,具有加工速度快、产品形状自由度高等特点,能够生产高几何复杂度且几乎没有几何收缩的零件,相比起传统铸锻更适合钛合金植入体的加工生产[1−6]. 众所周知,生物植入体进入人体或口腔后,将会面临人体体液或唾液中侵蚀性离子尤其是氟离子对其腐蚀破坏的风险,这不仅会导致植入体的失效,同时有毒元素进入机体组织也会对人体产生危害[7−8]. 因此,良好的耐腐蚀性能是SLM技术加工的Ti6Al4V(后文称SLM–Ti6Al4V)能够作为生物医用材料使用的一个重要保证.

众所周知,钛合金在多数侵蚀性溶液中都能表现出优良的耐腐蚀性能,而在含有氟离子的环境中相对比较容易发生腐蚀. Dai等[9]发现当溶液中的氟离子浓度超过一定临界值时,钛表面的钝化膜会发生破坏,进而发生相对较为严重的腐蚀.对于SLM–Ti6Al4V,研究表明其在耐腐蚀性能存在各项异性. Dai等[10]发现SLM–Ti6Al4V的XY面(垂直打印方向)在 1.0 mol·L−1HCl溶液中的耐腐蚀性能优于XZ面. Chen等[11]的研究发现SLM–Ti6Al4V在体液模拟液中YZ面的耐腐蚀性能低于XY和XZ面. 尽管目前对于SLM–Ti6Al4V腐蚀行为的各项异性已有关注,但多集中在垂直和平行于打印方……

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