1 季华实验室, 佛山 528200
2 新疆大学机械工程学院, 乌鲁木齐 830017
3 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院, 佛山 528000
4 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 西安 710049
利用光固化技术制备的生物玻璃陶瓷骨植入物在骨修复领域具有许多优势, 然而生物玻璃陶瓷受粉体粒度的影响, 在光固化打印工艺、结构、力学性能和生物性能等方面存在较大的差异。本文以光固化3D打印过程中粒度的变化为切入点, 制备了两种不同粒度粉体的生物玻璃陶瓷浆料, 分别对生物玻璃陶瓷浆料的稳定性、流变特性和固化特性进行了表征, 根据TG-DSC曲线绘制了脱脂烧结曲线并对骨支架的表面质量、结构和力学性能进行了评价, 最后通过颅骨修复试验对降解性能进行了分析。结果表明: 小粒度粉体的浆料稳定性较好, 黏度较高, 对应的固化厚度和过固化宽度也较小; 小粒度粉体制备的骨支架表面质量、结构致密化程度和弯曲强度均优于大粒度粉体制备的骨支架, 但降解速率较低, 植入体内2个月后有新骨长入骨支架孔隙。本研究对不同粒度粉体的生物玻璃陶瓷骨支架制备具有指导意义, 有助于推动基于粒度分布的梯度可控降解骨支架的开发和应用。
生物玻璃陶瓷 骨支架 光固化技术 3D打印 粒度 降解性能 bioglass ceramics bone scaffold photocuring technology 3D printing particle size degradation performance
1 1.西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室, 西安 710049
2 2.西安交通大学 高端制造装备协同创新中心, 西安 710054
3 3.唐山学院 机电工程系, 唐山 063000
4 4.季华实验室, 佛山 528200
氧化锆陶瓷具有良好的力学性能、生物相容性以及耐腐蚀性, 在牙科修复领域得到了广泛应用。目前的氧化锆陶瓷光固化成形技术存在成形精度低, 烧结效率低, 收缩率高以及收缩各向异性明显等缺点。为解决以上问题, 本工作利用不同官能度单体配置了混杂体系树脂, 并利用混杂体系树脂配置了体积分数55%固相含量的陶瓷浆料, 离散了有机物热解区间, 有效避免素坯开裂, 提高脱脂效率。研究了激光功率和扫描速度对固化单元形状的影响, 并在兼顾成形精度和效率的前提下, 选择的最佳激光功率和扫描速度分别为670 mW和2500 mm/s。分别研究了扫描间距和线宽补偿对平面成形精度的影响以及分层厚度对堆积方向成形精度的影响, 选择的最佳扫描间距、线宽补偿和分层厚度分别为0.08、0.10和0.03 mm。在氮气气氛下对素坯进行脱脂, 降低了有机物热解速度, 进一步避免素坯开裂, 提高脱脂效率。脱脂件烧结后的平面收缩率为(18.26±0.10)%, 堆积方向收缩率为(19.20±0.13)%, 在收缩率降低的同时, 收缩各向异性也明显得到控制, 为其在牙科修复领域的应用奠定了基础。
氧化锆陶瓷 扫描光固化 精度 脱脂 烧结 zirconia ceramic stereolithography accuracy debinding sintering
1 北京科技大学冶金与材料史研究所, 北京 100083
2 UCL Institute of Archaeology, London, WC1H 0PY, UK
3 河南省文物考古研究院, 河南 郑州 450000
三门峡虢国墓地出土铁刃铜器是中原地区较早的用铁证据。 利用金相显微镜、 扫描电子显微镜—能谱仪(SEM-EDS)、 电子探针(EPMA)等多种方法, 对三门峡虢国墓地M2009出土的3件铁刃铜器进行了科学检测分析。 结果显示, 铜骹铁叶矛(STG001)铁质部分可见硅酸盐与氧化亚铁共生夹杂, 且沿着加工方向拉长, 其材质为块炼铁。 铁刃铜削(SGT002)和铜内铁援戈(SGT003)残留铁金属颗粒中均检测出较为显著的Ni和少量Co, SEM-EDS线扫描分析显示Ni和Co在各相之间存在高低交错的分布特征, 判断其材质为陨铁, 其Ni含量处于铁陨石ⅢC和ⅢD之间, 原始结构应属极细粒八面体铁陨石(Off)或无纹铁陨石(Ataxite)类型。 样品STG001和SGT002铜质部分均保留较为典型的锡青铜铸造组织形态, 基体为已腐蚀的α固溶体, 残余(α+δ)固溶体均匀分布, 铜铁结合处无明显的晶粒变形和再结晶现象, 显示该区域未经历铸后的冷热加工。 由此推断, 铁刃部分应是先锻打加工成形后, 嵌入铸造铜质部分的组合陶范, 通过铸接的方式与铜质部分紧密结合而形成铜铁复合器物。 简要梳理了中国早期铁金属的使用证据, 指出陨铁和人工冶铁制品在虢国墓地的同时出现, 显示了该时期在研究中国铁冶金技术起源和传播中的重要地位。 西北地区在早期块炼铁技术传播中扮演了重要角色, 而生铁技术在中原地区的产生则与商周青铜铸造技术传统关系密切。
冶金史 铜铁复合器 陨铁 块炼铁 中国冶铁起源 History of metallurgy Bronze-iron bimetallic object Meteoric iron Bloomery iron Origin of iron metallurgy in China 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3154
1 西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室, 西安 710049
2 西安交通大学机械制造系统工程国家科学重点实验室,西安 710049
为了克服传统层去反求测量中图像衬比度较低的缺陷,提出一种新的基于棱镜反射原理的层去反求图像摄取方法。该方法利用棱镜的全发射和折射作用提高图像衬比度,根据物体反射率的高低可分别采用垂直照明和倾斜照明,分别可获得高衬比度的亮目标暗背景和暗目标亮背景图像,为了校正由于折反射引入的几何变形,推出了相应的数学变换模型。该研究已成功投入实际产品校正的应用中,研究表明这种新的层去法比起传统的层去法不仅在于图像衬比度高,而且物体截面图像的轮廓更清晰可靠、无需填充反差材料,有望在零件及模型的反求测量中发挥较大的作用。
应用光学 反求工程 层去法 快速成型
