螺旋孔結構多孔鈦壓縮力學行為研究.pdf

1、利用鈦纖維燒結法制備的具有螺旋孔結構的多孔鈦材料在生物醫(yī)用領域具有良好應用潛力。對于螺旋孔結構模型下的力學性能尚不明確,力學模型和理論的缺乏限制了其進一步的應用。因此,本文以多孔鈦材料為研究對象,對孔隙率和燒結點相對尺寸與多孔鈦材料力學性能的關系進行數值模擬和實驗研究,最終建立在螺旋孔結構模型下,多孔鈦材料的壓縮力學理論。
　　按照多孔鈦材料實際的螺旋孔結構進行三維造型。分析表明,孔隙率與鈦纖維直徑、彈簧體螺旋直徑和螺距有關,通過

2、改變孔結構參數調整孔隙率的值,進行軸向載荷下的壓縮力學模擬。得到孔隙率對多孔鈦材料力學性能的影響規(guī)律,即隨著孔隙率的增加,多孔鈦材料的壓縮力學性能降低。具體的,隨著鈦纖維直徑的增加、螺旋直徑和螺距的減小,多孔鈦材料的壓縮屈服應力和楊氏模量均增加。
　　螺旋孔結構多孔鈦材料的壓縮力學性能主要受到孔隙率和燒結點相對尺寸的影響。建立螺旋孔結構的三維單元模型,分析推導在軸向外力作用下,多孔鈦單元的力學性能與孔隙率的關系式。利用推導公式對不

3、同孔隙率下柱狀多孔鈦的力學性能結果進行擬合分析。多孔鈦材料的力學性能隨著燒結點相對尺寸的增加而增大,固定孔結構,對不同燒結點相對尺寸的力學性能進行擬合分析。給出了孔隙率和燒結點相對尺寸對壓縮屈服應力和楊氏模量影響規(guī)律的函數表達式。
　　根據鈦纖維連接方式制備鈦纖維環(huán),不同條件下燒結后進行顯微觀察分析,鈦纖維的燒結率和燒結點平均尺寸均隨著燒結溫度的升高、保溫時間的延長,先增大后減小。其中,在1000℃保溫8h后的鈦纖維的燒結率和燒結