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人口老龄化和社会生活质量的提高背景下,开发出更优质的适应人体骨质的多孔种植体材料显得越来越重要。基于拓扑优化原理,利用ANSYS分析软件对Ti6Al4V多孔结构的单元网格进行了模拟优化,在Solid Works软件中对单元结构进行了重建和设计,得到了制造的孔隙率分别为40%、50%、60%、70%、80%的单元网格模型。介绍了SLM制造金属零件设计规则和加工限制,并且设计和制造了一系列针对拓扑优化多孔结构特征的结构,为多孔网格结构的SLM制造提供了制造依据和工艺基础。分析了SLM制造Ti6Al4V拉伸件的拉伸性能,观察了SLM制造的Ti6Al4V材料的直接态和热处理态(800℃+4h)下的显微组织,发现SLM制造直接态和热处理态试样基本力学性能均能达到ISO制定力学性能标准,且超过铸造态的水平,但延展性能仍不及锻件。热处理态相对直接态而言延展性要好,直接态组织为针状的α′相马氏体组织;热处理当温度达到750℃时,α′相会开始发生扩散分解,从而在相界面析出白色的β相小颗粒。最后进行了多孔结构的压缩试验和动态弹性模量的测量实验,得出结论如下:在尺寸一定的情况下,弹性模量与孔隙率成反比,孔隙率越小,弹性模量越大;孔隙率一定的情况下,弹性模量与单元结构的尺寸成反比,尺寸越小,弹性模量越大,所有弹性模量均介于3.4Gpa-55.47Gpa之间。压缩试验中,孔隙率一定的情况下,抗压强度与单元结构的尺寸成反比;在单元结构尺寸一定的情况下,屈服强度与孔隙率成反比,抗压强度范围介于48-320MPa之间。多孔结构的压缩试验断裂界面为沿与压轴方向成45°,符合Tresca屈服准则。弹性模量只与材料本身特性和内部组成孔隙结构有关,与多孔结构的网格层数无关,多孔结构在拓扑优化加载力方向上弹性模量更大。C1值表征的是多孔材料在孔隙率一定的情况下的抵抗弯曲变形的能力。实验表明,C1值随单元结构尺寸的增加而减小,通过数据拟合的方法得到了在不同单元结构尺寸下的弹性模量随孔隙率的变化曲线,得出拓扑优化单元边长尺寸为1mm、2mm、3mm、4mm、6mm的多孔网格结构适应人体骨质弹性模量的需求的孔隙率应该大于61.1%、59.7%、58.4%、57.8%、53.2%。