31、定制植入物制造的低成本真空装置开发与曲线梁模态特性研究

定制植入物制造的低成本真空装置开发与曲线梁模态特性研究

定制植入物制造的低成本真空装置开发

1. 引言

在生物医学领域，Ti6Al4V钛合金凭借其高机械性能、出色的耐腐蚀性和良好的生物相容性，成为应用最为广泛的材料。不过，钛合金也存在热反应性高、热导率低以及可加工性差等问题。而且，与铝合金和钢材等现有材料相比，钛及其合金的成本较高，这其中不仅包括原材料成本，还涉及因钛的反应性而需要在受控环境下进行加工的成本。目前，降低初级钛成本的研究正在进行中。

在实际实验装置搭建之前，研究人员对用于浇注熔融金属的锆砂模具的性能进行了多方面研究，旨在使整个过程更具成本效益。锆砂因其耐火性强，被选为主要的造型材料。锆砂的熔点高达2700K，具有良好的流动性、较高的导热性和比石墨更好的尺寸稳定性。多年来，锆砂模具在黑色和有色金属铸造厂中得到应用，在厚壁优质铸件的生产中取得了良好效果。

在众多熔炼方法中，真空感应熔炼（VIM）和真空电弧重熔（VAR）常用于NiTi合金的商业生产。VIM通过电动力搅拌熔体，确保合金具有更好的化学和微观结构均匀性，但缺点是坩埚可能导致碳污染。VAR则使用自耗电极在水冷铜坩埚中熔炼金属。

许多研究人员专注于钛合金的加工并取得了不错的成果，而本次实验研究则聚焦于在低成本真空铸造装置中，在真空环境下熔炼钛合金。

2. 实验方法

2.1 实验材料

Ti6Al4V合金在航空和生物医学行业应用广泛，占据了钛合金总产量的50%。它具有低密度、延展性好、耐腐蚀和抗氧化等平衡性能。以下是ASTM F136 Grade 5钛的标准成分和测试的化学成分分析：
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