随着人口老龄化的加剧,有越来越多的金属植入物的需求,但实心的植入物存在明显的缺点,广泛应用的实心支架与骨的弹性模量不匹配,且在材料和骨之间发生相对位移,产生“应力屏障”现象。为了解决上述问题,我们通过利用金属医用的材料制备多孔骨骼支架。多孔金属材料与所取代骨组织的力学性能相匹配,粗糙的内外表面有利于成骨细胞的粘附,相互贯通的孔洞可以传输将需要的液体和营养物质。传统的制备方法都有明显的工艺局限性,达不到对孔形状、孔隙大小这些参数精细化的要求,也很难制备复异形多孔植入物,但是利用计算机辅助设计的3D打印技术可建立孔参数精确、形状复杂的多孔金属的模型,满足了人体骨骼支架个性化特点。本文主要通过Ansys Workbench模拟软件进行有限元分析判断与人体支架性能相符合的孔径及孔隙率的范围,分别设定镍基合金以及钛合金不同材料性质,建立不同的试验对照组得到试验数据。接着采用选择性激光熔化技术制备不同孔隙率的多孔支架,为了分析这些不同孔隙率的多孔试样,需要通过金相组织观察、热处理前后硬度、压缩性试验以及扫描电镜观察,研究不同孔隙率的多孔特征及性能方面的分析。通过建立孔隙率与孔径大小的多孔模型的对比组的分析可知,两种材料属性的多孔材料,其力学性能变化趋势是相同的,在相同结构体下的应力分布也是类似的,不同的是变形量和弹性模量的具体数值,由于镍基合金与钛合金本身的性质不同,导致钛合金的变形量大于相同结构体下的镍基合金,因此导致了相同结构体下,钛合金弹性模量远小于镍基合金。对于同一种材料的模型,随着孔隙率的增大,多孔材料的变形量及结构上产生的最大应力也随之增大,并且增幅明显,同时随着孔隙率的增大,横向上等效弹性模量也有明显的降低。孔隙率保持恒定,随着孔径的减小,孔数的增多,导致孔间距降低,产生的最大应力有增大趋势。选择性激光熔化技术制备的多孔试样的成型质量较好,但孔边缘仍由于熔化过度或者熔化不足而存在形貌不规则现象。多孔支架表面组织主要由一些是柱状枝晶组成,生长方向一致,粗大的枝晶呈良好的方向性排列,它们的分布比较均匀,在周边由等轴晶包围,这些等轴晶较为细小。硬度测试试验结果表明,其中实体支架硬度熔覆表面硬度变化均匀,说明激光熔覆成型实体支架实现了均匀熔覆,多孔隙率大小在60%-84%之间的多孔支架满足人骨的硬度需求。热处理后的多孔支架的硬度显著提高,因此热处理后的多孔支架更适合于用作人体植入部位的承重。从压缩试验结果可知,制备的多孔不锈钢的压缩曲线具有一定的多孔材料特性,即具有一定的压缩平台,但总体压缩平台并不明显,这是粉末由于激光头的温度或者其他原因而完全熔化,吸能作用没有得到很好的体现。