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本文设计并利用选区电子束熔化成型技术(SEBM)打印了TC4钛合金人工股骨干,并针对其组织和力学特性,借助有限元模拟方法开展相关的研究工作。通过模拟得到试验中难以观察和测量的数据,进而帮助加深对SEBM过程的理解,分析SEBM人工股骨干的组织和受力特点。为SEBM过程的研究提供理论支持,对工艺参数的优化以及结构的设计给予指导性建议。本文首先设计并使用Arcam Q20电子束熔化成型系统打印了TC4人工股骨干,采用金相和SEM手段对成型件表面和微观组织进行观察,成型件表面较为粗糙并有粉末颗粒烧结,内部有一些孔洞缺陷;成型件宏观组织为定向生长穿过整个成型件的柱状晶,微观组织为魏氏组织。其次,为了分析工艺过程成型件微观组织产生和转变的机制,以及柱状晶定向生长的机理和影响因素。测得了随温度变化的TC4粉末的热物理性能,并利用Marc及Fortran二次开发对SEBM热过程进行了有限元模拟,并从热力学角度进行了分析和解释。根据模拟结果,SEBM是一个快速升温和降温的过程,成型过程存在着较大的温度梯度。从热循环曲线来看,第n+1道扫描和第n+2道扫描都会对第n道形成的凝固组织产生影响,使其温度超过相转变温度,同时下一层的扫描也会对第n道产生相同影响。通过对比不同工艺参数下的熔池形貌,从理论上实现了对熔池以及柱状晶生长方向的控制。最后,根据实际工况对SEBM人工股骨干的力学性能从静力分析和模态分析两方面进行研究。对比了传统人工股骨干与SEBM人工股骨干在集中力载荷下的力学表现。发现SEBM人工股骨干由于其圆滑的外表使其在与骨水泥连接处的静力学表现上好于传统人工股骨干,应力集中不明显。但在骨曲柄与股骨干连接处的外凸式设计,使其在该处的等效应力大于内凹式的。在人工关节模态分析方面,获得了6阶频率与振型,并标注了各阶模态的振幅较大的位置。为以后的动态载荷分析工作提供了基础数据。