本文使用 EBM 技术制备 Ti2448 合金，并对试样致密度、金相组织和力学性能进行研究，得出电子束移动速度及光斑大小对试样性能的影响，从而调整优化工艺，从而调整优化加工工艺。样品工艺编号对其致密度及力学性能的影响在文中得以阐述。

EBM 制备试样根据工艺参数改变不同分为两组：改变 Speed  Function(以下简称 S 组)，改变 Focus Offset（以下简称 F 组）。随着工艺编号的变化出现不同程度的孔隙，影响样品的致密度。随着电子束移动速度和光斑面积增加，加工时局部能量逐渐降低，样品的致密度。熔融局部能量过高时，熔池易发生飞溅现象， 样品致密度降低；熔融局部能量过低时，粉末不完全熔化，同样使样品致密度降低。同时，EBM 试样中存在 α 相析出，使 EBM 试样硬度高于锻造工件。样品编号 S40 综合性能最好，对 S40 拉伸试样进行室温拉伸试验，其杨氏模量与锻造工件相近，由于致密度较低，其延伸率和极限拉伸强度低于锻造工件，但是屈服强度和锻造工件相近。新的工艺可以通过在工艺 S40 附近细化电子束移动速度变化梯度，探究出致密度更高、力学性能更好的 EBM Ti2448 合金。

室温拉伸实验

综合致密度和硬度测试结果，S40 工艺试样致密度最高，硬度分布更均匀， 更接近于铸造工件。由于加工周期和加工成本原因，选择 S40 工艺编号加工成拉伸试样，进行室温拉伸实验。这些样品在构建(Z)的方向上的拉伸负荷进行了测试。众所周知，这是 EBM 方法制造的样品的最弱方向[33]。

图3.15为EBM方法制造的工艺编号S40样品的典型应力-应变曲线。S40样品具有48 GPa的杨氏模量、660 MPa的极限拉伸强度和8％的延展性。表3.5比较了使用EBM方法制造的Ti2448合金与常规加工的材料的力学性能。EBM Ti2448与铸造材料相比，具有更低的杨氏模量和较低延展性，且它具有较低的极限拉伸力和稍低的屈服强度。

本文的研究目的及意义

Ti2448 合金由于具有低密度，高强度-低模量比，优良的防腐蚀性能和好的生物相容性，而成为一种极具应用前景的医用金属材料。本文工作利用添加加工（Additive Manufacturer, AM）的电子束熔化（Electron Beam Melting, EBM）快速成形技术，制备出了 Ti2448 合金，并研究其致密度，金相组织及力学性能。意在达到以下两方面研究目的：一是针对生物应用，以获得良好的生物力学性能，可以与人体组织良好结合，作为骨组织替代材料植入人体。二是对于 EBM 制备的 Ti2448 合金的致密度，金相组织进行观察，与铸造材进行比较，从而调整优化制造工艺。

本文使用 Ti2448 合金铸锭，采用感应熔融气体雾化法制备粉末。将制备出的粉末，采用 Arcam A1 型电子束逐层熔化金属成型（EBM）实验设备，改变Speed Function 和 Focus Offset 工艺制备出两组试样。通过测试样品致密度，观察金相组织，测试硬度和拉伸性能得出以下结论：

(1)EBM 法制备的 Ti2448 合金致密度均小于锻造合金，样品存在孔隙；

(2)EBM 法制得样品中有 α 相组织生成，使样品硬度增加高于锻造工件；

(3)EBM 法制得样品杨氏模量与锻造工件相近，由于致密度较低，其拉伸延展率和极限拉伸强度低于锻造工件，但是屈服强度和锻造工件相近。

(4)所测试样中，工艺编号 S40 综合性能最好，但是相对于锻造合金仍有差距，新的工艺可以在 S40 附近细化电子束移动速度梯度，实验选择出更好的参数， 从而得到致密度更高、力学性能更好的 EBM Ti2448 合金。