Vlastnosti materiálů pro biomedicínské aplikace připravených selektivním laserovým tavením titanových slitin

Vojtěch Kubeš

Diplomová práce

Properties of materials applied in biomedicine and prepared by means of selective laser melting of titanium alloys

Anotace:

V teoretické části této práce byl proveden rozbor problematiky přípravy implantátů z titanových materiálů pomocí selektivního laserového tavení. Byly diskutovány parametry ovlivňující pórovitost, charakter povrchu i mechanické vlastnosti produktů této aditivní technologie výroby. V experimentální části byly vyhodnoceny strukturní a mechanické vlastnosti produktů připravených touto technologií, a to jak před, tak po tepelném zpracování. Z výsledků vyplynulo, že vzorky vykazovaly vysoké mechanické hodnoty, i přesto, že obsahovaly poměrně velkou pórovitost. Byla pozorována anizotropie pevnosti v tahu i tlaku, která souvisela s výskytem pórů. Byly nastíněny příčiny vzniklé pórovitosti. Kombinací martenzitických jehlic, mikrotrhlin a zbytkového pnutí je možné vysvětlit také křehký charakter lomového porušení před tepelným zpracováním. Prostřednictvím transformace martenzitu ΄ na lamelární strukturu  +  při tepelném zpracování se podařilo zvýšit plastické vlastnosti.

Abstract:

In the theoretical part of this work was analyzed the problem of preparation of implants from titanium materials by selective laser melting. Parameters influencing the nature, surface characteristics and mechanical properties of additive manufacturing technology products were discussed. In the experimental part the structural and mechanical properties of the products prepared by this technology were evaluated, both before and after heat treatment. The results show that the samples exhibited high mechanical values even though they contained a relatively high porosity. Anisotropy of tensile and compressive strength was observed, which was related to the occurrence of pores. The causes of porosity have been outlined. By combining martensite needles, microcracks and residual stress, it is also possible to explain the fragile nature of breakage before heat treatment. Through the transformation of martensite alfa΄ to the lamellar structure alfa + beta by the heat treatment, the plastic properties were improved.

Klíčová slova

selektivní laserové tavení, Ti6Al4V, lamelární mikrostruktura, martenzit, pórovitost

Keywords

selective laser melting, Ti6Al4V, lamellar microstructure, martensite, porosity

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 5. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 1. 6. 2017
• Vedoucí: Monika Losertová
• Oponent: Jaromír Drápala

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Magisterský studijní program / obor:
Materiálové inženýrství / Progresivní technické materiály