采用Nb含量为25 wt%的混合粉末,通过选择性激光熔化(SLM)原位制备了一种具有定制微观结构、增强力学性能和生物相容性的钛铌(Ti-Nb)合金。研究了激光能量密度从70 J/mm 3 到110 J/mm 3 对SLM打印Ti-25Nb合金的相变、微观结构和力学性能的影响。结果表明,110 J/mm 3 的能量密度可使合金的相对密度最高且元素分布均匀。通过X射线衍射和透射电子显微镜鉴定了具有[023]β//[-12-16]α'取向关系的α'和β相,它们的比例主要取决于激光能量密度。随着能量密度的增加,由于冷却速度降低、温度梯度增大,Ti-25Nb合金的组织由针状晶粒变为粗化的板条状晶粒,再变为板条状晶粒+胞状亚晶粒。打印Ti-25Nb合金的屈服强度和显微硬度随能量密度从70 J/mm 3 增加到100 J/mm 3 而降低,在110 J/mm 3 时又升至最高值645 MPa和264 HV。力学性能的这种变化取决于α'相的粗化和β(Ti,Nb)固溶体的形成。此外,与纯Ti相比,SLM打印的Ti-25Nb合金既表现出优异的体外磷灰石形成能力,又表现出更好的细胞扩散和增殖能力。
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