供稿人:魏超，李滌塵 供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 發(fā)布日期：2019-11-09
鈦鉭合金具有替代工業(yè)純鈦和Ti6Al4V鈦合金作為生物醫(yī)用材料的潛力。使用選區(qū)激光燒結（SLM）制造的蜂窩晶格結構即使具有相同的晶胞，但由于工藝參數(shù)的影響，使得彈性常數(shù)范圍在Gpa和Gpa之間，因此控制加工蜂窩晶格結構的工藝參數(shù)以獲得期望的力學性能顯得至關重要。
為了解決上述問題，來自新加坡南洋理工大學的Swee Leong Sing等人使用回歸分析和方差分析的統(tǒng)計方法研究SLM的加工工藝參數(shù)（激光功率（L）、掃描速度（S）和分層厚度（L））對蜂窩晶格結構的尺寸精度（如圖1）和力學性能（孔隙率（）、彈性常量（）和屈服強度（））的影響。蜂窩晶格結構是專門設計的，具有水平、豎直和傾斜的支柱，支柱的直徑大小和激光光斑大小一致，如圖2所示。尺寸精度使用顯微照片測量，力學性能通過壓縮實驗測得。
圖1 晶格結構的LOM圖像（a）xy平面（b）yz平面
圖2 蜂窩晶格結構的CAD模型
圖1中是平面內水平支柱的尺寸，是平面內水平支柱的尺寸，是豎直支柱的尺寸，是傾斜支柱的尺寸。使用回歸分析得到的尺寸精度經(jīng)驗公式如下：
用SLM關鍵工藝參數(shù)表示的力學性能經(jīng)驗公式為:
進行敏感性分析結果表明，與激光功率和掃描速度相比，水平支柱的尺寸對層厚最敏感；對于豎直和傾斜支柱來說，相比于層厚和掃描速度，其尺寸對激光功率最敏感，而且只對激光功率敏感，對激光功率的敏感性要遠高于層厚和掃描速度?？紫堵屎蛷椥猿Ａ繉す夤β实拿舾行砸哂趯雍窈蛼呙杷俣?，屈服強度對激光功率和掃描速度敏感，對層厚不太敏感。
本文采用回歸分析方法，定量分析了SLM工藝參數(shù)對晶格結構尺寸和力學性能的影響，通過對工藝參數(shù)的精心控制，不僅可以提高晶格結構的尺寸準確性，還能更好地控制力學性能。