采用选区激光熔化(SLM)技术制备了CoCrMo合金。研究了激光线能量密度对SLM成型试样过程中飞溅行为的影响。在合理激光线能量密度区间,采用不同的激光能量和扫描速度进行块体成型试验,以高度方向尺寸精度为标准,选择最优工艺参数。在尺寸精度最高的前提下,研究了SLM成型CoCrMo合金试样的显微组织和力学性能。通过热处理工艺提高了试样的机械性能。研究结果表明,在激光线能量密度0.21 J/mm,激光功率115 W,扫描速度550 mm/s时,成型试样尺寸精确度可以达到0.03 mm。成型试样表面光滑,粗糙度Ra为6.149 μm,致密度可达99.7%,近乎全致密。在细晶强化作用下,成型试样的抗拉强度为1 057 MPa,延伸率为6.7%; T4热处理后,在固溶强化作用下,抗拉强度提升至1 153 MPa,延伸率提升至17.8%。

为了获得性能优良的医学植入体, 需对热处理后的激光选区熔化(SLM)成型零件的性能进行研究。应用拉伸试验机和冲击试验机分别对成型件进行拉伸和冲击实验; 显微硬度计测试CoCrMo合金在不同条件下的硬度差别; 通过金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌进行观察, 研究其断裂机理。结果表明: 未处理的SLM成型件具有较高的抗拉强度, 1 200 ℃退火炉冷条件下具有较高的延伸率; 硬度随热处理温度的升高逐渐降低; 冲击功与热处理温度之间呈U型关系; 随热处理温度的升高, 成型件晶粒逐渐变大, 内应力逐渐变低; 1 200 ℃退火条件下的断裂机理为韧性断裂, 这为激光选区熔化成型CoCrMo 合金在医学植入体方面的应用提供了依据。

采用激光选区熔化（SLM）技术成型CoCrMo合金标准样件，并将SLM成型的CoCrMo合金和铸造CoCrMo合金分别与超高分子量聚乙烯（UHMWPE）样件配副进行摩擦磨损实验。实验结果表明，在干摩擦、生理盐水、人工唾液和小牛血清4种润滑条件下，SLM成型的CoCrMo合金摩擦系数均小于铸造CoCrMo合金。另外，不同润滑条件下，SLM成型的CoCrMo/UHMWPE和铸造CoCrMo/UHMWPE的磨损机理不同。

应用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验并对实验前后零件称重以分析其在不同条件下摩擦系数和磨损率的变化；对零件实验前后表面组织和形貌采用金相显微镜和扫描电子显微镜分别进行观察以研究其磨损机理。结果表明，在干摩擦、氯化钠（NaCl）和人工唾液润滑条件下，SLM成型件正面的磨损率比铸造件分别低27.92%、21.15%和19.03%，比侧面分别低26.97%、10.88%和14.97%；SLM成型件与铸造件相比，表面组织更加均匀，基本无孔洞；在干摩擦下表现为磨粒磨损，在NaCl及人工唾液润滑条件下主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损。这些结论为SLM成型CoCrMo合金在医学植入体方面的应用提供了依据。

为获得具备良好力学性能和生物相容性的多孔植入体，需对激光选区熔化(SLM)成型CoCrMo 多孔结构进行性能分析。在电子万能试验机上沿零件加工的纵向进行压缩试验，应用分形插值理论分析相关参数对其压缩性能的影响。试验结果表明:变形主要以滑移为主；弹性模量和抗压强度随着孔隙率和平均孔径的增大而减小，随表面积体积比的增大而增大。正八面体和正六面体多孔结构孔隙率为55%~84%，平均孔径为0.51~0.99 mm，表面积体积比为2~4.2时，弹性模量都能满足要求。正八面体圆柱形多孔结构的性能比方形结构更加优越，正六面体方形结构的性能比圆柱形结构更好，为激光选区熔化成型多孔CoCrMo合金结构医学植入体的研制提供重要依据。

对CoCrMo合金激光选区熔化(SLM)直接制造成型工艺进行了研究，以便探索使用CoCrMo材料的个性化医用产品的更优化工艺。使用华南理工大学自主研发的Di-Metal100型SLM设备，在使用满足ASTM F75要求的CoCrMo合金进行SLM增材制造过程中，对激光功率、扫描速度、扫描间距3个关键工艺参数进行了工艺验证与分析，以便获得高致密度成型工艺参数，并对此工艺参数下成型件的性能进行测试。结果显示，在激光功率为170 W，扫描间距为0.08 mm，扫描速度为500 mm/s时获得致密度为99.02%， 此时CoCrMo合金SLM直接制造样件的抗拉强度、屈服强度σ0.2以及洛氏硬度均高于ASTM F75铸造标准，延伸率略低。通过对CoCrMo合金SLM增才制造工艺的优化，可以制造出性能上能够满足医用产品指标的CoCrMo合金个性化医用产品，从而为CoCrMo合金SLM个性化直接制造应用提供重要参考。