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第３０卷㊀第１期洛阳理工学院学报(自然科学版)Ｖｏｌ ３０㊀Ｎｏ １㊀２０２０年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｕｏｙａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)Ｍａｒ ２０２０㊀镍钛合金电解抛光加工电场仿真研究李㊀明１ꎬ林㊀华２(１.皖西学院实验实训教学管理部ꎬ安徽六安２３７０１２ꎻ２.皖西学院机械与汽车工程学院ꎬ安徽六安２３７０１２)摘㊀要:镍钛形状记忆合金在生物医学领域被广泛用作植入物ꎬ具有重要的应用前景ꎮ同时ꎬ这种合金材料的粗糙度㊁光泽度以及耐腐蚀性能的要求也很高ꎮ电解抛光技术作为精密表面加工技术ꎬ具有效率高㊁处理试样表面光滑㊁能够保持材料原有性能等特点ꎬ在表面处理领域得以迅速发展ꎮ本文针对镍钛合金板材ꎬ建立了电解抛光加工电场仿真模型ꎻ采用有限元法及有限元软件求解电解液区域电场分布㊁阳极电流密度模分布和阳极材料去除量ꎬ以分析电解抛光材料去除原理与去除规律ꎮ仿真结果显示:阳极表面电流密度模大小ꎬ随电场场强的增加ꎬ呈线性关系ꎬ阳极材料法向去除长度与电流密度模呈线性关系ꎮ关键词:电解抛光ꎻ镍钛合金ꎻＣＯＭＳＯＬꎻ电场仿真ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７４－５０４３.２０２０.０１.０１４中图分类号:ＴＧ６６２㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７４－５０４３(２０２０)０１－００６３－０４收稿日期:２０１９－１２－１５作者简介:李㊀明(１９８７－)ꎬ男ꎬ安徽六安人ꎬ硕士ꎬ讲师ꎬ主要从事特种加工技术方面的研究.基金项目:皖西学院校级科研项目(ＷＸＺＲ２０１９１６).㊀㊀影响电解抛光加工质量的主要工艺参数有电解液组分㊁电解液温度㊁加工电压㊁电流密度分布㊁阴阳极间距等ꎬ这些参数之间耦合关系复杂ꎬ并随时间㊁空间不断变化[１]ꎮ为了获得较高的抛光质量ꎬ通常进行电场仿真ꎬ改善阳极电流密度分布[２]ꎮ本文对影响电解抛光效率和质量的工艺参数进行仿真[３]ꎮ假设电解液流速不变ꎬ利用有限元方法建立优化模型ꎬ对目标函数电流密度ｉ和材料去除位移ｄｙ进行求解ꎬ其结果对未来真实电解抛光实验选定参数和电解液配制具有重要参考作用ꎮ１㊀仿真模型１ １㊀物理模型Ｎｉ－Ｔｉ形状记忆合金电解抛光加工使用的酸性电化学抛光液ꎬ选用以ＨＣＬＯ４－ＣＨ３ＣＯＯＨ为基础体系来配制ꎮ抛光液的电导率ｋ与抛光液温度Ｔ的关系ꎬ可以表达为:ｋ＝ｋ０[１＋α(Ｔ－Ｔ０)](１)式中:ｋ０为开始温度Ｔ０下抛光液的电导率ꎻＴ为当前温度ꎻａ为电导率温差影响系数[４]ꎮ在进行电场仿真时ꎬ电解液呈各向同性ꎬ同时忽略电化学极化的影响和电解液浓度极化的影响ꎮ电解液区域电流密度的大小可以描述为ｉ＝ｋ(∂φ∂ｘａｘ＋∂φ∂ｙａｙ)(２)几何场影响着电场场强分布ꎬ而电流密度分布与场强分布有关ꎬ场强分布又反过来影响几何场ꎮ阳极边界受到电解抛光的影响会发生移动ꎮ因此ꎬ建模时ꎬ阳极边界采用有限元软件ｃｏｍｓｏｌ中变形几何模块的移动边界来设定ꎮ阳极材料法向去除速度与电极表面法向电流密度㊁电流效率和体积电化学当量成正比ꎮ根据法拉第定律可推导出ꎬ阳极边界移动速度服从如下:ｖｎ＝ηωｉ(３)则阳极边界移动量可描述为:ｄｙ＝ｙ－Ｙｇ＝ｖｎ ｔ(４)式中:ｙ为材料坐标系下ｙ方向的坐标ꎻＹｇ为几何坐标系ｙ方向的坐标ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀洛阳理工学院学报(自然科学版)第３０卷１ ２㊀几何模型本文建立的二维几何模型如图１(ａ)所示ꎬ工件阳极为镍钛合金ꎬ工具阴极为铜ꎬ电极长度平行对称且为１０ｍｍꎮ图１(ｃ)为阳极局部区域放大模型ꎬ图１为阳极局部区域网格划分情况ꎮ理论上ꎬ间距越大ꎬ电解液电场分布情况越均匀ꎬ但是过大的间距大大增加抛光时间ꎬ本文中间距采用１０ｍｍꎮ阳极周期性波浪状突起代表其表面缺陷ꎬ占据电解液区域ꎬ该区域初始突起高度约０ ２６ｍｍꎮ本文旨在分析抛光一段时间后ꎬ突起区域的材料去除情况ꎮ(ａ)整体几何模型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(ｂ)阳极区域㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(ｃ)局部网格划分图１㊀二维几何模型２㊀物理场２ １㊀边界条件镍钛板材接直流电源正极３０Ｖꎬ铜块接电源负极ꎮ此时ꎬ阴极和阳极表面可看作两个电势不同的等位面ꎮ在两个边界上ꎬ添加第一类边界条件:φΓ１＝０(阴极)φΓ２＝３０(阳极){(５)在两侧边界ꎬ添加第二类边界条件:∂φ∂ｎ＝０ꎬｄｘ＝０(边界Γ３ꎬΓ４)(６)２ ２㊀物理场物理场树选用ＡＣ/ＤＣ>电流接口和数学>变形网格>变形几何接口ꎻ研究树中ꎬ电流接口选择 稳态 ꎬ变形几何接口选择 瞬态 ꎮ２ ３㊀求解工件阳极表面的电流密度分布ꎬ是影响工件抛光蚀除质量的主要因素ꎮ抛光的效率高低ꎬ又取决于电流密度模大小ꎮ因此ꎬ本文的求解目标选择工件阳极表面电流密度模的平均值Ｘｉ和材料ｙ方向去除量ｄｙꎬ分别反映抛光效率和抛光质量ꎮ电解抛光是电压场㊁流体场㊁几何结构场㊁电解液温度场等多物理场耦合的过程ꎬ工件阳极表面的电流密度值和材料去除量ꎬ采用有限元方法求解其偏微分方程ꎬ求解思路如图２所示[４－５]ꎮ图２㊀有限元求解流程３㊀仿真结果３ １㊀电流密度分布在ＣＯＭＳＯＬ软件中ꎬ仿真求解后ꎬ电解液区域电流密度分布情况如图３所示ꎮ突起尖角为红色ꎬ该部位电流密度最大ꎬｉｍａｘ为５ １ˑ１０４Ａ/ｍｍ２ꎻ距离该尖角区域越近ꎬ红色越重ꎬ电流密度模越大ꎮ蓝色凹４６第１期李㊀明等:镍钛合金电解抛光加工电场仿真研究陷区域的电流密度最小ꎬｉｍｉｎ为２ ７７ˑ１０４Ａ/ｍｍ２ꎮ距离蓝色区域越近的地方ꎬ电流密度越小ꎮ图３㊀电解液区域电流密度分布３ ２㊀ｄｙ分布在ＣＯＭＳＯＬ软件中ꎬ仿真求解电解抛光后ꎬ电解液区域边界移动情况如图４所示ꎮ突起尖角为红色ꎬ该部位材料去除量最大ꎬｄｙｍａｘ为５ ３５μｍꎻ距离该尖角区域越近ꎬ红色越重ꎬ材料去除量越大ꎮ蓝色凹陷区域的材料去除量最小ꎬｄｙｍｉｎ为２μｍꎮ越靠近蓝色区域的地方ꎬ材料去除量越小ꎮ图４㊀电解液区域变形分布(ａ)阳极表面电流密度模线分布㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(ｂ)材料去除量线分布图５㊀模线分布与量线分布阳极表面电流密度模线分布和材料去除量线分布如图５所示ꎮ二者均呈周期性分布ꎬ这与图１几何模型的建立有关ꎮ对比图５(ａ)与图５(ｂ)ꎬ材料去除量分布与电解液区域电流密度分布相对应ꎮ较好的５６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀洛阳理工学院学报(自然科学版)第３０卷验证了公式(３)ꎬ电流密度大的地方ꎬ边界移动速度越快ꎬ电流密度小的地方ꎬ边界移动速度越慢ꎮ阳极表面抛光前㊁后的几何形貌如图６所示ꎮ突起区域的材料去除量可达５ ３５μｍꎬ明显比凹陷区域的２μｍ要大ꎮ这种红色和蓝色区域在抛光速度上的差别ꎬ使得阳极表面突起区域越来越小ꎬ从而达到抛光平整的效果ꎮ图６㊀阳极表面抛光前后的几何形貌４㊀结㊀语本文的电解抛光模型中ꎬ加工电压选３０Ｖꎬ加工间距选１０ｍｍꎬ电解液温度选２０ħꎬ通过仿真求解出了阳极表面电流密度分布和电解液区域变形情况ꎬ进一步比较阳极突起区域和凹陷区域的材料去除情况ꎮ为得到较好的抛光效率和较高的抛光质量ꎬ进一步优选出其他工艺参数ꎬ提供了仿真依据ꎮ同时ꎬ也为镍钛合金材料电解抛光实际实验提供理论依据ꎮ参考文献:[１]ＰａｃｚｋｏｗｓｋｉＴꎬＺｄｒｏｊｅｗｓｋｉＪ.Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆａｖｉｂｒａｔｉｎｇｔｏｏｌ.ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７(２４４):２０４－２１４.[２]严凤洁ꎬ李志永ꎬ颜红娟ꎬ等.镍钛合金血管支架的电化学抛光[Ｊ].电镀与涂饰ꎬ２０１９ꎬ３８(０３):１０９－１１３.[３]许晓静ꎬ盛新兰ꎬ张体峰ꎬ等.超细晶纯钛材电化学抛光表面生物相容性研究[Ｊ].稀有金属材料与工程ꎬ２０１３ꎬ４２(１０):２０５３－２０５６.[４]周小超ꎬ曹昌勇ꎬ林华.电解加工工艺参数优化仿真[Ｊ].齐齐哈尔大学学报(自然科学版)ꎬ２０１８ꎬ３４(０３):４３－４５＋５７.[５]张鹏ꎬ庞怀强ꎬ蔡云庆ꎬ等.基于有限元的某转向节多学科协同优化[Ｊ].洛阳理工学院学报(自然科学版)ꎬ２０１９ꎬ２９(０２):３５－４１.ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｏＰｏｌｉｓｈｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＮｉｔｉｎｏｌＡｌｌｏｙＬＩＭｉｎｇꎬＬＩＮＨｕａ(ＷｅｓｔＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＬｕᶄａｎ２３７０１２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｎｉ￣Ｔｉｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｓｉｍｐｌａｎｔｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅꎬｗｈｉｃｈｈａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅｄｉｃａｌａｐ￣ｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｔｈｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓꎬｇｌｏｓｓａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｉｓａｌｌｏｙｍａｔｅｒｉａｌａｒｅａｌｓｏｖｅｒｙｈｉｇｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ.Ａｓａｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｅｌｅｃｔｒｏｐｏｌｉｓｈｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｓｍｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅｏｆｓａｍｐｌｅａｎｄａｂｉｌｉｔｙｔｏｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｅｌｅｃｔｒｏｐｏｌｉｓｈｉｎｇｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｎｉｔｉｎｏｌａｌｌｏｙｐｌａｔｅ.Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎꎬａｎｏｄｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｍｏｄｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄａｎｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌａｍｏｕｎｔｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅａｒｅａａｒｅｓｏｌｖｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ.Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｍｏｄｅｏｆａｎｏｄｅｓｕｒｆａｃｅｈａｓａｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｉｎｔｅｎｓｉ￣ｔｙꎬａｎｄｔｈｅｎｏｒｍａｌｒｅｍｏｖａｌｌｅｎｇｔｈｏｆａｎｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｈａｓａｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｍｏｄｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｌｉｓｈｉｎｇꎻｎｉｃｋｅｌ￣ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙꎻＣＯＭＳＯＬꎻｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ６６。
心血管植入物是一种可以帮助治疗心血管疾病的重要医疗器械，而镍钛合金则是心血管植入物中常见的材料之一。
然而，镍钛合金释放出的镍离子可能对人体健康造成影响，因此有必要进行镍离子释放试验，以评估心血管植入物的安全性。
一、镍钛合金镍离子释放试验的意义镍钛合金是一种应力诱发相变材料，在心脏植入物中具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，而且具有良好的机械性能和形状记忆效应。
然而，镍钛合金会释放出镍离子，而过量的镍离子对人体健康可能造成危害。
进行镍离子释放试验可以评估植入物中镍钛合金的释放情况，为其在临床应用提供安全性保障。
二、镍钛合金镍离子释放试验的方法1. 试验样品的准备需要选择一定数量的镍钛合金心血管植入物样品作为试验样品。
这些样品应该是符合医疗器械标准的合格产品，其表面应无任何缺陷。
2. 试验条件的确定镍钛合金镍离子释放试验应在模拟体液环境中进行，模拟出植入物在人体内的实际环境。
常用的模拟体液包括生理盐水、磷酸缓冲液等。
试验条件的温度、pH值等参数也需要确定。
3. 试验方法的选择常用的镍钛合金镍离子释放试验方法包括静态浸泡法、动态流体循环法和细胞培养法等。
选择合适的试验方法可以更准确地评估镍钛合金的镍离子释放情况。
4. 试验时间的确定试验样品在模拟体液中的浸泡时间也是一个重要参数，通常需要长时间浸泡以模拟出植入物在人体内的实际情况。
5. 样品分析试验结束后，需要对试验样品中释放出的镍离子进行分析，常用的分析方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。
分析结果应当与相关医疗器械标准进行对比评估。
三、镍钛合金镍离子释放试验的意义及前景通过镍钛合金镍离子释放试验，可以客观评估心血管植入物中镍钛合金的释放情况，为医疗器械的设计和生产提供重要依据。
未来，随着医疗技术的不断进步，镍钛合金镍离子释放试验方法也将不断优化，以更好地保障心血管植入物在临床应用中的安全性。
镍钛合金镍离子释放试验是一项极为重要的试验方法，可以为心血管植入物的安全性提供科学依据。
摘要随着社会的发展，心血管类疾病发病率与死亡率居高不下，介入治疗是十分有效的治疗手段，而心血管支架是介入治疗中使用的重要医疗器械。
镍钛合金因其良好的性能，尤其是拥有的形状记忆效应、超弹性以及良好的生物相容性，被广泛的应用到生物医学领域，是制造心血管支架的重要材料之一。
目前心血管支架主要采用激光切割制造，但激光切割后表面粗糙度值较大，同时会产生热损伤，形成残余应力、热影响区和重铸层等缺陷。
心血管支架将与人体组织、血液直接接触，对表面质量要求较高，否则将影响心血管支架的使役性，严重时甚至会影响人体新陈代谢，造成健康危害。
电化学抛光镍钛合金心血管支架后，能够降低表面粗糙度值，消除激光切割后残留的热损伤等缺陷，同时抛光后表面形成的氧化膜能够增强耐蚀性，阻止镍元素由心血管支架渗入到人体。
本文首先进行镍钛合金心血管支架的制造。
依托山东威高集团拥有的Theta TLS-HT1100型光纤激光器，进行心血管支架的制造。
光纤激光切割使用的工艺参数由公司提供：切割速度6mm/s、脉冲宽度15μs、激光功率125W、脉冲频率9500Hz。
在此基础上，选取一定范围的工艺参数进行单因素试验。
将主要从表面粗糙度、熔渣、热影响区和重铸层等方面，分析各工艺参数变化对激光切割心血管支架的影响规律。
与平面试件不同，心血管支架结构特殊，自行设计适合的电化学抛光装置。
电化学抛光装置主要包括电源、抛光槽、阴阳极夹具、抛光液循环装置、水浴控温装置。
其中最主要的部分为阴阳极夹具部分，装夹方式与车床装夹类似。
试验对比了甲醇-高氯酸和冰醋酸-高氯酸两种抛光液体系对镍钛合金的抛光效果，确定以体积比18：1的冰醋酸-高氯酸为抛光液基础体系。
同时确定添加剂三乙醇胺、葡萄糖、无水乙醇的浓度分别为8ml/l、9g/l、120ml/l。
心血管支架电化学抛光前，先以镍钛合金管作为试件进行试验。
试验结果表明，电流密度对抛光效果的影响最显著，然后依次是极间距离、抛光温度、抛光时间。
表面技术第52卷第12期钛合金结构件磁流变电解复合抛光试验研究梁志强1,2，苏志朋1a，胡雨童1b，冯铭3，杜宇超1a，刘宝隆2，李兵2，周天丰1（1.北京理工大学 a.机械与车辆学院 b.医工融合研究院，北京 100081；2.北京理工大学珠海学院，广东 珠海 519088；3.温州大学 机电工程学院，浙江 温州 325000）摘要：目的针对钛合金结构件高质高效抛光需求，提出了磁流变电解复合抛光新方法，探究不同抛光参数对钛合金表面质量的影响，以实现钛合金构件的高质高效抛光。
方法深入探究了加工电压、加工间隙、电解质质量分数和抛光转速等参数对钛合金抛光表面粗糙度以及粗糙度变化率的影响，分析了不同抛光参数下的钛合金表面形貌变化，验证了磁流变电解复合抛光钛合金的可行性。
结果随着电解液中NaNO3质量分数的提高，钛合金表面粗糙度先减小后增大，质量分数为1.0%~2.5%时，得到了优于单磁流变抛光加工的抛光效果。
不同加工电压下的表面粗糙度对比结果表明，在加工电压为0.1 V时，钛合金加工后表面粗糙度达到最小，而后随着加工电压的增大，加工区域表面粗糙度呈现增大趋势；随着加工间隙的增大，钛合金抛光表面粗糙度呈现先减小后增大的趋势；随着抛光工具转速增大，钛合金加工后表面粗糙度先减小后增大。
相比于单一的磁流变抛光，磁流变电解复合抛光钛合金90 min，可使表面粗糙度从初始323 nm降低至15 nm，加工效率提高了62.5%。
结论磁流变电解复合抛光工艺能够用于钛合金人工关节假体高效高质量的抛光。
关键词：钛合金；磁流变；电解；抛光；表面质量中图分类号：TG580.692文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)12-0102-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.12.009Experimental Study on Magnetorheological Electrolysis CompositePolishing of Titanium Alloy Structural PartsLIANG Zhi-qiang1,2, SU Zhi-peng1a, HU Yu-tong1b, FENG Ming3, DU Yu-chao1a,LIU Bao-long2, LI Bing2, ZHOU Tian-feng1(1. a. School of Mechanical Engineering, b. School of Medical Technology, Beijing Institute of Technology,Beijing 100081, China; 2. Beijing Institute of Technology, Zhuhai, Guangdong Zhuhai 519088, China;3. School of Mechanical Engineering, Wenzhou University, Zhejiang Wenzhou 325000, China)ABSTRACT: Titanium alloy has the advantages of high strength, good ductility, strong corrosion resistance and elastic modulus close to human bone, which is suitable for making human lower limb joints. According to the requirements of pharmaceutical收稿日期：2023-11-15；修订日期：2023-12-19Received：2023-11-15；Revised：2023-12-19基金项目：国家自然科学基金（51975053）；基础科研项目（JCKY2021208B046，DEDPCL）；转化应用项目（D44F9A65，2B0188E1）Fund：National Natural Science Foundation of China (51975053); Basic Research Program (JCKY2021208B046, DEDPCL); Conversion Application Project (D44F9A65, 2B0188E1)引文格式：梁志强, 苏志朋, 胡雨童, 等. 钛合金结构件磁流变电解复合抛光试验研究[J]. 表面技术, 2023, 52(12): 102-111.LIANG Zhi-qiang, SU Zhi-peng, HU Yu-tong, et al. Experimental Study on Magnetorheological Electrolysis Composite Polishing of Titanium第52卷第12期梁志强，等：钛合金结构件磁流变电解复合抛光试验研究·103·industry standards, the surface roughness Ra of joint implants generally does not exceed 0.1 μm, and the surface should be free of defects such as oxide skin, cracks, pits, edges, burrs and so on. Therefore, the high efficiency and high quality preparation of nano-scale ultra-smooth surface is the premise of achieving the wide application of titanium alloy in medicine. In order to further improve the polishing efficiency and polishing quality of titanium alloy, this article combined the high efficiency of electrolytic polishing and the high quality characteristics of magnetorheological polishing, and proposed a magnetorheological electrolytic composite polishing method for titanium alloy structural parts. The effects of electrolyte mass fraction, machining voltage, machining gap, tool speed and other polishing parameters on the surface quality of titanium alloy were discussed. The effects of different polishing parameters on the surface morphology of the titanium alloy were analyzed. The formation mechanism of the titanium alloy surface under electrolysis and magnetorheological polishing was elucidated. The feasibility of magnetorheological electrolytic composite polishing of titanium alloy artificial joint prostheses was verified. The experimental results show that with the increase of NaNO3 mass fraction in the electrolyte, the surface roughness of titanium alloy first decreases and then increases. Under the conditions of 1.0wt.%-2.5wt.% mass fraction of NaNO3, the titanium alloy surface quality of magnetorheological electrolysis composite polishing is better than that of magnetorheological polishing. The effects of different machining voltages on the polishing quality of titanium alloy are analyzed, and the results show that when the machining voltage is 0.1 V, the surface roughness of the titanium alloy after polishing reaches 18 nm, and the surface quality is better than that of magnetorheological polishing. Then, as the machining voltage increases, the surface roughness of the polished surface shows an increasing trend. The effect of different machining gaps on the polishing quality of titanium alloy was compared. The results show that as the machining gap increases, the surface roughness of magnetorheological electrochemical composite polishing shows a trend of first decreasing and then increasing. The effect of different machining gaps on the polishing quality of titanium alloy was compared. The results show that as the tool speed increases, the surface roughness of the titanium alloy after polishing first decreases and then increases. When the tool speed is 300 r/min, the surface roughness of the surface polishing is reduced to the minimum. A comparative experiment was conducted on the magnetorheological and magnetorheological electrochemical composite polishing of titanium alloy artificial joint prostheses. The results showed that, compared with magnetorheological polishing, the efficiency of magnetorheological electrochemical composite polishing was improved by 62.5%. At the same polishing time, the polishing quality of the magnetorheological electrolytic composite polishing process is better. The magnetorheological electrolysis composite polishing method can be used for the high efficiency and high quality polishing of titanium alloy joint prosthesiss.KEY WORDS: titanium alloy; magnetorheological; electrolysis; polishing; surface quality随着人均寿命显著延长，骨关节疾病的发生率越来越高，严重影响了患者日常生活质量，人工关节置换术是极为有效的治疗方法，其疗效无法用药物替代[1]。
雁儿飞教学反思一、背景介绍雁儿飞教学是一种以激发学生学习兴趣和培养创造力为目标的教学方法。
该教学方法以学生为中心，注重培养学生的自主学习能力和批判性思维能力，通过提供多样化的学习任务和活动来促进学生的全面发展。
本文将对雁儿飞教学进行反思，探讨其优点和不足之处，并提出改进意见。
二、优点分析1. 激发学生学习兴趣：雁儿飞教学通过创设情境、引发问题等方式，激发学生的学习兴趣，使他们更加主动地参与到学习过程中。
2. 培养创造力：该教学方法注重培养学生的创造力，鼓励学生独立思考和解决问题的能力，培养学生的创新意识和创新能力。
3. 强调学生自主学习：雁儿飞教学倡导学生自主学习，通过提供多样化的学习任务和活动，激发学生的主动性和积极性，培养他们的自主学习能力。
4. 促进合作学习：该教学方法注重学生之间的合作与交流，通过小组合作、讨论等方式，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
三、不足之处1. 任务设计不够清晰：在实施雁儿飞教学过程中，有时任务的设计不够明确，学生容易产生困惑，影响学习效果。
2. 学生自主学习能力不足：由于学生在传统教学模式下习惯了被动接受知识，对于自主学习的要求可能会超出他们的能力范围，需要适当的引导和培养。
3. 学生合作学习能力有待提高：雁儿飞教学强调学生之间的合作学习，但有时学生在合作过程中缺乏有效的沟通和协作能力，影响了合作学习的效果。
四、改进建议1. 清晰明确任务目标：在设计任务时，要确保任务目标明确，让学生清楚知道自己需要达到什么样的学习成果，避免产生困惑。
2. 适度引导学生：考虑到学生自主学习能力的不足，教师可以适度引导学生，提供一些学习策略和方法，帮助学生更好地进行自主学习。
3. 培养学生合作学习技能：在雁儿飞教学中，可以加强学生的合作学习技能培养，例如组织学生进行小组讨论、角色扮演等活动，促进学生之间的互动和合作。
4. 提供及时反馈：在学生完成任务后，及时给予他们反馈，指导他们发现自己的不足之处，从而促进他们的学习和成长。
第34卷第1期中国表面工程V〇l.34 No. 1 2021 年2 月C H I N A S U R F A C E E N G I N E E R I N G Feb. 2021doi：10. 11933/j. issn. 1007-9289. 20201222001电解抛光提高镍钛合金心血管支架表面性能+孙晓宇1魏修亭1李志永1王永琪1刘汉卿1娄德大2(1•山东理工大学机械工程学院淄博255049;2.威海维心医疗股份有限公司威海264200)摘要：植人高性能的心血管支架是治疗心血管疾病的主要手段，而支架的制造工艺决定了其表面性能。
采用乙二醇-氯化钠 无毒电解液电解抛光工艺来提高镍钛合金心血管支架的表面完整性和生物相容性。
试验结果表明，该工艺制造镍钛合金心 血管支架的表面完整性和生物相容性明显改善:镍钛合金心血管支架表面光亮平整，没有熔渣和热影响区，表面粗糙度达到 Ra 85.5 n m;镍钛合金心血管支架表面化学成分发生改变，表面形成二氧化钛保护膜,阻止了 N i离子析出，且电化学腐蚀性能 明显提高，有效改善了支架生物相容性;该工艺采用醇-盐无毒电解液进行抛光，提高了工艺对环境的友好性。
此外,该工艺 解决了镍钛合金心血管支架制造领域的关键技术难题，制造出了性能优良的镍钛合金心血管支架，为高质量心血管支架制造 提供了科学依据。
关键词：镍钛心血管支架；电解抛光；无毒电解液；表面完整性；生物相容性中图分类号：TG156; TB114Improving Surface Properties of Nitinol Cardiovascular Stentby ElectropolishingSUN Xiaoyu1WEI Xiuting1\A Zhiyong1WANG Yongqi1LIU Hanqing1LOU Deda2(1. School of Mechanical Engineering, Shandong University of Technology, Ziho 255049, China；2. Weihai Visee Medical Device Co. , Ltd. , Weihai 264200, China)Abstract：Implantation of high-performance cardiovascular stents i s the main method for the treatment of cardiovascular diseases, and the manufacturing process of stents determines their surface performance. For improving the surface integrity and biocompatihility of cardiovascular stents, glycol - sodium non-toxic electrolyte electrolytic polishing process was used. The results showed that the surface integrity and biocompatibility of the cardiovascular stent manufactured by this process was significantly improved. The surface of the cardiovascular stent i s smooth and bright, without dross and heat affected zone and the surface roughness reached R a 85. 5 nm. The surface chemical composition of nitinol cardiovascular stent was changed, titanium dioxide protective film was formed on the surface which prevents the precipitation of Ni ions, and the electrochemical corrosion performance i s significantly improved, which effectively improved the biocompatibility of the st ent. The process used alcohol-salt non-toxic electrolyte for polishing, which improved the environmental friendliness of the process. In addition, this process solved the key technical problems in the manufacturing of nitinol cardiovascular stent, and produced nitinol cardiovascular stent with excellent performance, which provided scientific basis for the manufacturing of high-quality cardiovascular s tent.Keyw o r d s：nitinol cardiovascular stent；electrolytic polishing；non-toxic electrolyte；surface integrity；biocompatibility **国家自然科学基金（51775321)和山东省教育厅的重点研发计划（公益类）（2017G G X30116)资助项目。
