机械工程学报

作者：于征磊, 高德龙, 徐泽洲, 郭云婷, 牛士超, 韩志武, 张志辉, 任露泉

单位：1. 吉林大学工程仿生教育部重点实验室 长春 130022;2. 东北林业大学机电工程学院 哈尔滨 150042

关键词：激光粉末床熔融,NiTi合金,扫描速度,耐腐蚀性,模拟体液；

基金：国家重点研发计划(2022YFB4600500)、国家自然科学基金青年基金(52375289，52205310)、中国博士后科学基金(2023M741341，2023TQ0129)和国家资助博士后研究人员计划B档(GZB20230257)资助项目。

激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion，LPBF)技术所制备的NiTi合金以及高自由度的成型、形状记忆效应和超弹性等多功能性在生物医疗领域获得了广泛的关注，具有巨大的应用潜力。然而，目前的研究多针对于其多孔结构设计降低弹性模量以及过程参数控制改善力学性能与功能特性等方面，对于其表面抗腐蚀能力的关注较少。与此同时，模拟体液中的耐腐蚀性能对于其医疗应用起着至关重要的作用。因此，在本研究中，重点研究激光加工过程中扫描速度对于耐腐蚀性的影响规律，分别选取扫描速度100 mm/s、400 mm/s、700 mm/s、1 000 mm/s, 1 300 mm/s和1 600 mm/s的六组样品进行分析，通过XRD、OM、SEM、EDS以及DSC等手段对不同样品的微观组织结构、致密度以及相组成等方面进行了详细的分析。采用电化学测试手段与浸泡实验分别对样品的短期与长期耐腐蚀性进行评价。结果表明：扫描速度对于样品耐蚀性具有重要影响，其耐腐蚀性能的变化与样品中B19’马氏体相的体积分数、样品表面气孔以及未熔合孔等缺陷密切相关。其中700 mm/s扫描速度下的样品的耐腐蚀性最优，腐蚀电流密度为(2.6±0.6)×10−7A/cm2。并且长期浸泡实验结果证明了低扫描速度下产生的球形气孔以及高扫描速度下产生的未熔合孔等部位优先被腐蚀破坏。而表面缺陷较少的扫描速度700 mm/s与1 000 mm/s样品，700 mm/s样品表面腐蚀产物更少，更不易被腐蚀破坏。本研究中扫描速度对于耐腐蚀性的影响规律，对于开发抗腐蚀性生物医用LPBF-NiTi合金提供了一定的指导作用。

来源：2025年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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