Ti6Al4V表面喷涂钛/玻璃生物涂层形貌特征研究

采用亚音速火焰喷涂方法,在钛合金基体表面制备了钛及钛/玻璃生物涂层,并进行了700℃晶化处理.用SEM和AES观察不同成分及晶化处理前后涂层表面形貌及成分.试验表明:喷涂过程中,高速熔融的钛粉粒子撞击表面能很快润湿铺展,粒子高速飞行易产生大量二次溅射粒子.添加生物玻璃表面润湿性较差,但涂层内贯穿性裂纹减少.晶化处理后发现,添加生物玻璃涂层表面及裂纹缝隙内有长约1μm、宽度为50~100nm的细棒状晶体析出,形成交错搭接网架结构,增加涂层生物活性,裂纹处晶体析出起到了愈合裂纹,阻断基体材料有毒物质钒融入生体通路的作用.     

微弧氧化生物活性TiO_2基纳米结构表面磷灰石诱导能力与药物上载及释放

钛因优异的力学性能及良好的生物相容性而被用于代骨生物材料,但其生物惰性限制了它的进一步应用。对钛表面进行微弧氧化-水热改性处理生成复合涂层,可以有效提高钛材的生物活性。本文以Ca(H2PO4)2+Ca(CH3COO)2+EDTA-2Na+NaOH为电解液,在纯钛表面制备TiO2基含钙磷微弧氧化涂层(CP),再经后续水热处理改性,得到具有纳米结构的复合改性涂层;通过模拟体液浸泡实验,以研究不同表面结构复合涂层的磷灰石诱导能力。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子谱和傅里叶变换红外光谱手段对试样进行详细分析。结果表明,经过水热处理的微弧氧化涂层较CP涂层表现出更好的生物活性,微弧氧化-水热涂层在模拟体液中浸泡3d均能在涂层表面长满磷灰石。此外,为解决植入体导致的炎症问题,进一步分析了涂层表面上载抗生素药物及其缓释机制。     

微弧氧化生物活性TiO2基纳米结构表面磷灰石诱导能力与药物上载及释放简

钛因优异的力学性能及良好的生物相容性而被用于代骨生物材料,但其生物惰性限制了它的进一步应用。对钛表面进行微弧氧化-水热改性处理生成复合涂层,可以有效提高钛材的生物活性。本文以Ca（H2 PO4）2＋Ca（CH3 COO）2＋EDTA-2Na＋NaOH为电解液,在纯钛表面制备TiO2基含钙磷微弧氧化涂层（CP）,再经后续水热处理改性,得到具有纳米结构的复合改性涂层;通过模拟体液浸泡实验,以研究不同表面结构复合涂层的磷灰石诱导能力。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子谱和傅里叶变换红外光谱手段对试样进行详细分析。结果表明,经过水热处理的微弧氧化涂层较CP涂层表现出更好的生物活性,微弧氧化-水热涂层在模拟体液中浸泡3d均能在涂层表面长满磷灰石。此外,为解决植入体导致的炎症问题,进一步分析了涂层表面上载抗生素药物及其缓释机制。     

亚音速火焰喷涂钛-生物玻璃涂层组织与性能研究

采用亚音速火焰喷涂方法及涂层处理技术,以Ti6Al4V为基体,喷涂钛-生物玻璃,涂层经700℃晶化处理.用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层显微结构,X射线衍射法(XRD)测试涂层相组成,采用基于GIXRD的残余应力分析方法测量涂层残余应力.结果表明:亚音速火焰喷涂钛-生物玻璃涂层沿裂纹处有晶态析出物TiO2,起到弥合裂纹的作用.添加生物玻璃G后,涂层表面有针状结构晶体Na2Ti6O13析出,新相Na2Ti6O13具有一定的有生物活性.涂层残余应力均为压应力,其值与生物玻璃含量成正比.     

聚氨酯多孔涂层制备与表征

利用相转变原理以及湿相浇铸法制备聚氨酯致密和多孔涂层.观察结果表明多孔样品的表面形貌如孔径等主要受质量分数和空气相对湿度的影响.为测试聚氨酯涂层的性能,将样品在Hank's模拟体液中进行浸泡实验,并且对不同样品的亲水/疏水性以及血液相容性进行检测.结果表明在相转变过程中聚氨酯多孔涂层的孔径变化规则有序,并且孔径变化范围为1～30 μm.在Hank's模拟体液中浸泡3个月之后,聚氨酯多孔涂层表面基本没有变化并且涂层没有从基体表面脱落.接触角测量结果表明多孔涂层表面呈强疏水性.此外聚氨酯多孔涂层的血小板粘附量最少,并且延长了抗凝血时间,说明其具有良好的血液相容性.     

在静态和动态下等离子喷涂涂层在模拟体液(SBF)中形成类骨磷灰石的比较研究

等离子喷涂涂层经两种工艺处理后,得到结晶度相近而组成和晶粒大小不同的涂层.采用静态和动态两种方式,将涂层浸泡在模拟体液(SBF)溶液中,考察其对形成类骨磷灰石层的影响.静态系统是相对封闭系统,涂层经溶解 沉淀平衡后,在涂层表面形成新的生物矿化层,呈颗粒状分布在涂层表面,没有生长取向.动态系统是敞开的,SBF以2mL/100mL·min的速度进行交换,类骨磷灰石易在涂层颗粒间隙处生长,并表现出强烈的取向———沿c轴生长.120℃下水汽处理的样品,类骨磷灰石呈针状的发射型生长;650℃真空处理的样品,类骨磷灰石呈片袋状生长.     

Ca-P-Si系微晶玻璃的制备及生物活性分析

采用溶胶—凝胶法制备了CaO-P2O5-SiO2系微晶玻璃,利用体外模拟(in vitro)实验方法,借助SEM和EDX等分析测试手段研究了将其压片试样静态浸入模拟生理体液(SBF)前后样品表面的形貌和组成的变化。结果显示,浸泡时间不同,压片的玻璃相表面碳酸羟基磷灰石(HCA)的生成量也不同,随着浸泡时间增长,HCA含量随之增加,从而证实了其生物活性的存在。     

硅酸盐水泥在模拟体液中降解和矿化性能

为了检测硅酸盐水泥(PC)在模拟体液(SBF)中降解和生物矿化性能,将硅酸盐水泥样品分别浸泡于模拟体液3,7及14 d后,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)及扫描电镜(SEM)等方法研究其生物矿化性能;并同时检测其失重率及模拟体液浸泡液的pH值变化情况.研究结果发现:随着浸泡时间的增长,硅酸盐水泥的质量增加;模拟体液在浸泡前3 d碱性较强,随后其pH值逐渐降低.X射线衍射、红外光谱图谱及扫描电镜图像表明:硅酸盐水泥浸泡3 d后,在其表面有碳酸钙生成;浸泡7 d后,其表面有碳酸羟基磷灰石生成.因此,硅酸盐水泥具有良好的生物矿化能力.     

Nd_2O_3稀土氧化物在生物活性梯度陶瓷涂层中的作用

本文设计了一种生物活性陶瓷梯度涂层,采用宽带激光熔覆技术,在TC4钛合金上制备了含HA＋β-TCP活性相的生物陶瓷复合涂层。利用OM、SEM分析技术对复合涂层的显微组织、表面形貌进行了研究;采用模拟体液（SBF）浸泡实验（浸泡7天）考察了生物活性陶瓷梯度涂层的生物活性。结果表明,加入Nd2O3稀土氧化物的生物活性陶瓷梯度涂层具有更好的显微组织,涂层表面粗糙度更大以及涂层表面能够形成更多、更厚的HA＋β-TCP的白色球形颗粒,具有更好的生物活性。     

钛金属表面原位自生K2(Ti8O17)/TiO2复合生物陶瓷涂层的制备及其生物相容性

采用电化学原位自生方法在钛基体表面成功制备出了K2Ti8O17/TiO2复合生物陶瓷涂层,并对涂层的表面形貌、微观结构及相组成等进行了观察分析.通过模拟体液培养对其生物活性进行了评估.结果表明,所制备的K2Ti8O17/TiO2复合陶瓷涂层具有良好的生物相容性和生物活性.     

AZ31仿生沉积羟基磷灰石涂层的研究

采用镁合金AZ31作为研究对象,成功利用仿生法分别在24,48 h内在AZ31表面形成一次、二次羟基磷灰石涂层,随时间增加,涂层厚度增加.利用X射线衍射和扫描电子显微镜对涂层进行表征并对形成涂层的试样进行耐蚀性实验研究.结果表明,二次涂层试样表面的HA涂层比一次涂层试样在基体表面分布均匀致密,二次涂层试样的降解速率比一次涂层试样明显降低,通过控制涂层形貌、厚度可在一定程度上控制基体镁合金AZ31的降解速率.     

高强度涂层结合性能的试验研究

利用自由射流流场的特点，设计了一种六孔环形加速喷嘴，明显改进了常规火焰喷涂层的性能，获得了适合烧结的势喷涂层，采用线切割沿涂层／基体界面切成对称切口，两边粘结后直接拉伸的实验方法对高强涂层抗拉结合强度进行评价，按此方法对不同工艺参数的热喷涂烧结涂层结合强度进行了评价，结果表明，此方法可对高强涂层与基体的结合强度进行评价。     

Tribological properties of La2O3 and CeO2 doped CoCrW coatings deposited by supersonic plasma spraying

A novel supersonic plasma spraying was used to prepare rare earth oxides doped CoCrW coatings. X-ray diffractometer, contact surface profiler, hardness tester, micro-friction and -wear tester and en- vironmental scanning electron microscope equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy were employed to investigate the phase structure, surface morphology, microhardness, friction and wear properties of the sprayed coatings. The results show that rare earth oxide doped coatings have high microhardness and excellent tribological properties. Furthermore, the friction and wear mechanisms of sprayed coatings are also discussed.     

等离子喷涂ZrO28Y2O3和NiCrAlY表面激光散射实验研究

针对两种等离子热喷涂涂层ZrO2 8Y2 O3和NiCrAlY (金属基底 )的不同粗糙表面的实验样品进行了激光空间散射场实验研究 .采用了He Ne激光光源 (波长λ =6 33.0nm ;激光功率P =2mW ) .将激光束倾斜一定角度直接照射到实验样品上 ,在不同散射角和不同散射空间距离位置上用面阵CCD传感器探测空间散射光场分布 .实验结果表明 :不同散射方向的空间散射光场分布是不一样的 ,从而为进一步利用光学方法测量热喷涂涂层工业参数 ,诸如涂层厚度 ,表面形态等提供了一定的实验依据     

钛钢复合板表面结构及与有机涂层的结合性能

利用高能喷涂技术制备钛钢复合板,喷钛涂层中将不可避免会产生孔隙和裂纹,这将降低钛钢复合板的性能,为此采用几类市售有机涂料以及实验室自制的纳米改性丙烯酸涂料对喷钛涂层进行封孔处理.利用扫描电镜分析了喷钛涂层的表面结构以及与有机涂层的结合形貌,同时通过电化学测试和盐雾试验对比了不同有机涂层/钛钢复合板的耐腐蚀性能.结果表明,采用纳米TiO2,SiO2改性的丙烯酸涂料更适合用作喷钛涂层的封闭涂料,能够与喷钛涂层起协同作用共同保护底材.     

水性硅酸盐富锌涂层的SEM/EDS研究

利用自制的不同模数(SiO2/K2O摩尔比)硅酸钾溶液与锌粉复配制备成系列模数硅酸盐富锌涂料.采用场发射电子显微镜(SEM)研究了碳钢上水性硅酸钾富锌涂层在质量分数为3.5%NaCl溶液中腐蚀形貌的变化,分析了水性硅酸钾溶液的模数对涂层结构及其防腐蚀性能的影响.采用能谱仪(EDS)测定了涂层在浸泡前及不同浸泡时期表面组成的变化,并据此分析了腐蚀产物对涂层结构和涂层防腐蚀性能的影响.结合腐蚀产物的X-ray衍射图谱(XRD)分析了腐蚀产物的组成.研究结果表明:水性硅酸钾溶液模数的增加有利于提高Zn粉颗粒间的粘接形成致密的富锌涂层.使用过程中该涂层的腐蚀产物能够增强涂层对腐蚀介质渗透的屏蔽效应,并与涂层中Zn粉对基材的阴极保护产生协同作用.     

铝合金基体上Al2O3基陶瓷涂层形成机理

为消除铝合金基体上制备陶瓷涂层过程中高温对基体性能的不利影响 ,寻求一种在较低温度下制备陶瓷涂层的方法。将含有一水硬铝石和添加物的浆液施于铝合金基体表面 ,借助于在铝合金表面和涂层内部发生的一系列化学反应而原位生成 Al2 O3基陶瓷涂层。通过研究一水硬铝石在不同温度条件下的热分解反应 ,分析了涂层形成机理 ,借助于X射线衍射、扫描电子显微镜等分析技术对涂层的物相、微观结构和结合机理进行了研究。结果表明 ,利用一水硬铝石热分解在铝合金基体上制备陶瓷涂层是可行的     

Damage evolution and failure mechanism of thermal barrier coatings under Vickers indentation by using acoustic emission technique

Acoustic emission(AE) technique was adopted to monitor the damage evolution of air plasma-sprayed(APS) yttria-partially-stabilized zirconia(YSZ) thermal barrier coatings(TBCs) during instrumented indentation testing, and then the failure mechanisms were investigated by cluster analysis and wavelet transform methods.The results of cluster analysis showed that there were three classes associated with distinct failure types for the 8YSZ coatings under Vickers indentation. Based on wavelet transform, these three clusters could be clearly distinguished from their dominant frequency bands, which were concentrated on levels A5(0–156.25 kHz), D5(156.25–312.5 kHz) and D4(312.5–625 kHz), respectively. Thus, the failure mechanism of 8YSZ coatings under Vickers indentation could be clarified by the distribution of different failure types in indentation depth. To sum up, as indentation load increases, the 8YSZ coatings can accommodate the indenter by elastic or little plastic deformation, microcracks propagation and then debonding at the splat boundaries. By comparing the distribution of AE signals induced by different failure types in indentation depth for samples with different thermal exposure time, it can be inferred that thermal exposure treatment can accelerate the degradation of APS 8YSZ TBCs.     

HA生物活性陶瓷涂层的爆炸喷涂与等离子喷涂

采用爆炸喷涂与等离子喷涂两种工艺制备ＨＡ生物活性陶瓷涂层,并对两种层进行对比研究．采有ＸＲＤ、ＳＥＭ等方法分析涂层的物相组成和显微结构．发现爆炸喷涂的涂层结构致密、结晶程度较高;等离子喷涂的涂层则具有较高的孔隙率,涂层非晶化现象明显．经适当温度热处理,两种涂层的结晶程度均可明显提高．     

激光表面熔凝热喷涂涂层及其对涂层冲蚀磨损行为的影响

本工作研究了激光熔凝对火焰喷涂Ni-Cr-B-Si,Fe-Cr-B-合金涂层,等离子喷涂碳化物(Ni-Cr)合金涂层的显微组织结构和固体粒子冲蚀磨损行为的影响。结果表明,激光熔凝改善了涂层的组织结构,提高了冲蚀磨损抗力。本文探讨了涂层的冲蚀磨损机理。