工艺参数的匹配对牙科Ti

作者：高勃，严晓东，王忠义，陈静
【关键词】 显微组织结构
Influence of technologic parameter matching on laser solid forming properties of TiZr alloy for oral prosthesis
　　【Abstract】 AIM: To find relatively proper technologic parameter matching by evaluating its influence on laser solid forming properties of TiZr alloy powder. METHODS: Single cladding test under different technologic parameter matching was carried out by orthogonal design method and the single cladding height (H) and the single cladding width (W) were measured to find the suitable technologic parameter matching. The microstructure of TiZr alloy formed under this suitable technologic parameter matching was analyzed by scanning electron microscope (SEM). RESULTS: When the ratio of laser power to facular diameter was 2.7 kW/3 mm, the powder feeding speed was 90 r/min and the moving speed of numerical control machine was 5 mm/s, better H (826.61 μm) and W (3504.61 μm) were obtained. The SEM photograph showed that directional solidification cladding layer with thin and dense columnar dendrites was acquired. CONCLUSION: Under proper technological control, dental TiZr alloy powder is a new material for laser solid forming.
　　【Keywords】 laser forming; TiZr alloy; microstructure
　　【摘要】 目的： 研究钛锆(TiZr)合金粉末激光立体成形时的工艺参数对其成形性的影响，探索比较匹配的成形工艺参数. 方法： 采用正交设计的统计方法进行试验分组，分别在不同的工艺参数的组合下进行TiZr粉末的单层单道熔覆试验，测量其单层熔覆高度（H）和单道熔覆宽度（W），然后在优化了的工艺参数下进行多层堆积，观察成形后TiZr合金的组织. 结果： 在激光功率与光斑直径之比（P/d）为2.7 kW/3 mm，送粉器转速(M)为90 r/min和数控机床的运动速度（V）为5 mm/s等参数下，TiZr粉末激光立体成形时具有较好的H和W,分别为826.61 μm和3504.61 μm. 电镜显示在该参数控制下成形的合金组织为均匀细致的定向快速凝固组织. 结论： 通过进行工艺控制，牙科TiZr合金粉末是一种可用于激光立体成形的新型材料.
　　【关键词】 激光加工； 钛锆合金； 显微组织结构
　　0引言
　　快速成型在原型和模型的制造方面，已成为一种不可替代的先进制造技术［1］. 激光立体成形技术是在20世纪80年代末期出现的快速原型技术的基础上结合自动送粉激光熔覆技术而发展起来的一项高新制造技术［2，3］. 将该技术用于口腔金属修复体的加工具有传统加工方法所无法比拟的优点［4,5］. 我们采用实验方法测定不同激光能量密度、送粉速率和数控机床移动速度的下TiZr粉末的激光立体成形性，初步优化了TiZr粉末激光立体成形的工艺参数.
　　1材料和方法
　　1.1材料
　　西北工业大学凝固技术国家重点实验室自行研制的.激光快速成形装备，该装备由RS850型CO2横流激光器、LRF855型专用激光快速成形机、JPSF1型高精度送粉器等设备组成; Leica定量金相显微镜，JXA840扫描电镜,Ti基材，TiZr合金粉末（与西北有色金属研究院粉冶中心合作研制，自蔓延高温合成机械粉碎法制备，粉末形貌为非球形粉，粒径100~200目，松装密度1.77 g/cm3，流动性47.63 s/50 g，氧含量0.37%）等.
　　1.2方法
　　1.2.1实验分组以激光能量密度（P/d）、送粉器转速（M）和数控机床的运动速度（V）三个主要的工艺参数作为控制因素，从专业角度可以判定各因素之间无交互作用. 每个控制因素分为三个不同的水平，选择正交设计表的1，2，3列，得到了三因素三水平的正交设计表进行统计学分组，共9组实验，每组重复4次，共36次试验（Tab 1）.表1激光立体成形试验工艺参数的正交设计表（略）