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.     

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.     

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.     

Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体制备与性能研究

采用传统的固相反应法合成Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料的晶粒电导率可以达到1.51×10-3 S/cm,是Na0.5Bi0.5TiO3材料电导率的5.5倍。在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E= 0.80 eV和t0= 6.12×10-13 s,氧离子在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na0.5Bi0.5TiO3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。     

水热法制备TiO2纳米晶及其光催化性能研究

以层状钛酸盐K2Ti4O9/K2Ti6O13/K4TiO4复合物为钛源,通过质子交换、插层和剥离等化学反应,得到了含H2Ti4O9/H2Ti6O13/H4TiO4纳米片的胶态溶液.向上述胶态溶液分别加入NH4F、HCl、H2O2、NH3·H2O等形貌控制剂,通过水热反应,制备了不同晶型、不同形貌的TiO2纳米晶.研究表...     

纳米TiO2/SnO2涂层的制备与光阴极保护性能

采用溶胶-凝胶法在304不锈钢表面制备了纳米TiO2/SnO2叠层涂层.通过测量稳定电位研究了涂层的光电化学性能和光阴极保护特性,用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱对涂层的表面形貌、晶体结构与组成进行了表征.结果表明:纳米TiO2表层与纳米SnO2内层分别浸渍提拉4次制得的叠层涂层具有最好的光电化学效应、储存电子性能与光阴极保护作用,紫外光照1h的延时阴极保护作用可达7h;纳米叠层涂层表面连续、均匀致密;TiO2为锐钛矿型,SnO2为金红石型;涂层表面与内层均由Ti、Sn、O和C元素组成.文中还探讨了纳米TiO2/SnO2叠层涂层的光阴极保护作用机理.     

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。     

六钛酸钾纳米晶须的水热反应相转变行为

以偏钛酸为钛源,与无水碳酸钾混合,利用高温固相法成功制备了六钛酸钾(K2Ti6O13)纳米晶须,并通过不同的水热反应条件考察了K2Ti6O13晶须相转变过程.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段表征了K2Ti6O13水热反应过程中的物相转变与形貌变化.结果表明:在不同酸介质水热反应条件下,K2Ti6O13发生相转变,并可控得到锐钛矿相TiO2纳米颗粒、纳米棒及纺锤体金红石TiO2,这种相转变过程可归结为K2Ti6O13风洞结构的溶解-重组机制;在浓NaOH作用下,K2Ti6O13通过剥离与重组作用,向Na2Ti3O7相转变.此外,考察了酸介质水热产物的催化性能,可见光条件下,1mol/LHCl、130℃保温12h得到锐钛矿纳米TiO2颗粒具有优异的光催化性能.     

亚音速火焰喷涂钛/生物微晶玻璃涂层结构研究

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-生物微晶玻璃,涂层经700℃晶化处理.采用TG-DSC、X射线衍射法(XRD)测试粉体相组成,金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察涂层显微结构.结果表明:亚音速火焰喷涂制备钛/生物微晶玻璃涂层表面存在大量孔洞结构,有利于骨组织的生长,提高种植体与骨组织间的结合强度.钛-生物微晶玻璃涂层结合紧密,未见明显裂纹,Ti-BG过渡层起到了缓解涂层应力、提高涂层的结合强度的作用.     

嵌入式RuO2-TiO2-IrO2/Ti氧化物电极的制备

采用纳米级的金红石相TiO2粉末(<35 nm),取代一部分可溶性钛酸四丁酯分散于前躯体溶液中,经热氧化制备出具有金红石纳米TiO2颗粒嵌入结构的RuO2-TiO2-IrO2/Ti混合氧化物电极.同时,采用传统热分解法制备了涂层氧化物名义成分相同RuO2-TiO2-IrO2/Ti常规电极作为对比样.采用XRD和电化学分析方法比较了两电极的组织结构和电催化性能.结果表明:涂层中纳米TiO2种子的嵌入改变了电极涂层的晶体生长取向,电极的电催化活性得到很大的提高.     

K52高温合金及其溅射涂层的循环氧化行为研究

利用磁控溅射的方法在K52高温合金上制备同成分的纳米晶涂层,研究了该合金及纳米晶涂层在900℃的循环氧化行为。结果表明:铸态合金在循环氧化过程中表面有剥落现象,生成了疏松的Cr2O3和TiO2混合氧化膜;而溅射涂层则生成了单一致密的-αAl2O3膜,没有出现剥落现象,提高了合金的抗高温腐蚀性能。讨论了合金及其纳米晶涂层的氧化机理。     

锐钛矿型氧化钛在高钙体系下的反应行为

对锐钛矿型Ti O2在高钙体系下的反应进行了热力学和动力学分析,确定了理论上能发生的反应,计算了活化能和反应级数并判断出反应控制类型.通过实验研究了锐钛矿型Ti O2在Ti O2-Ca O-Na Al O2体系下的反应行为.结果表明,在Ti O2与Ca O物质量的比为1,反应1 h,铝酸钠溶液中Na2O的质量浓度为220 g/L,Na2O与Al2O3物质量的比为3.1的条件下,随着温度的升高,首先Ti O2与Na OH反应生成Na2Ti O3,Ca(OH)2和Na Al(OH)4反应生成3Ca O·Al2O3·6H2O,反应产物3Ca O·Al2O3·6H2O与Na2Ti O3反应最终可以得到稳定的Ca Ti O3.锐钛矿型Ti O2可在220℃以上完全转型为Ca Ti O3,升高温度能促进钛向最终物相Ca Ti O3的转型.     

Ti/TiAl微层板的高温氧化机理研究

对前期采用电子束物理气相沉积法制备的Ti/TiAl微层板进行了高温氧化研究,利用XRD、SEM、EDS对涂层的相结构变化、表面形貌、化学成分进行了实验分析。结果表明,随着温度升高,Al向富Ti区域的扩散越来越快,界面融混现象愈加严重。微层板的高温氧化机制为：Ti原子的不断外扩散使氧化膜中各层的Ti含量都有增加,Al2O3和TiO2分别具有热力学生成优势和动力学生长优势,表面氧化由最初的Al2O3膜逐渐向(TiO2 Al2O3)及TiO2过渡。     

Ti掺杂对正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构和电化学性能的影响

为研究离子掺杂对锂离子正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响,采用氢氧化物共沉淀法制备了Ti4+掺杂改性的锂离子正极材料LiNi1/3-1/40Co1/3Mn1/3Ti1/40O2、LiNi1/3-Co1/3-1/40Mn1/3Ti1/40O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2,并运用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对Ti掺杂改性后正极材料的晶型和微观结构进行表征,通过高精度电池性能检测系统对正极材料的电化学性能进行检测.结果表明:Ti分别取代Ni、Co和Mn对三元复合正极材料进行掺杂改性后,改性材料都保持典型的α-NaFeO2层状结构,且晶型良好;LiNi1/3-Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2轮廓最分明,且形貌均一;3种改性材料的电化学性能均有一定程度的提高,其中LiNi1/3Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2提高最为明显,在0.1 C、1.0 C和2.0 C倍率下其首次放电比容量分别为145.35、140.79和125.60 mA.h/g,1.0 C倍率下循环30次后的容量保持率为88.06%.     

等离子喷涂Al2O3-TiO2系涂层的相组成定量分析

采用大气等离子喷涂制备了TiO2质量百分比分别为0%、3%、13%、20%、40%5种Al2O3-TiO2系涂层.利用Rietveld法以及添加标样的办法对喷涂前后的材料物相进行了定量分析,探讨了材料的相变过程.经喷涂,大部分α-Al2O3转变为亚稳相γ-Al2O3,喷涂粉末中存在的TiAl2O5保留在涂层中,有四种涂层中还形成了非晶相.涂层中的非晶相的含量先随着TiO2增加而增加,在TiO2的质量百分比为13%时最多,而后下降.这个趋势是喷涂粉末中Al2O3含量以及喷涂过程中材料的冷却速率共同作用的结果.     

复合纳米Fe2O3/TiO2的制备、表征及光催化活性

采用将TiO2加入Fe(OH)3胶体中的方法制得复合的Fe2O3/TiO2纳米粒子.以光催化降解甲胺磷研究其光催化活性,并通过XRD、TEM、DRS等分析方法,探讨了影响其光催化活性的原因.结果表明,Fe2O3的复合量对Fe2O3/TiO2的活性影响很大,当n(Fe)n(Ti)＜0.3%时,复合物Fe2O3/TiO2的光催化活性大于TiO2,最佳的复合量为0.2%.当复合量大于0.5%时,复合物Fe2O3/TiO2的光催化活性低于TiO2.锻烧温度及锻烧时间对复合物Fe2O3/TiO2光催化活性均有影响.用XRD确定掺杂前后TiO2的晶型均为锐钛矿型,当复合量大于0.7%时才能看到Fe2O3的衍射峰.TEM照片表明,由于复合量小,复合前后颗粒直径和晶粒直径基本一致.反射率光谱图表明,在360～650 nm范国内复合物Fe2O3/TiO2吸收光的性能比TiO2好,亦即增强了对可见光的吸收.     

纳米TiO2/SnO2涂层制备与光阴极保护性能

采用溶胶凝胶法与浸渍提拉技术在304不锈钢表面上制备了纳米TiO2/SnO2叠层涂层。用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD）,X射线光电子能谱(XPS)对涂层表面形貌、晶体结构与组成进行了表征。通过测量稳定电位方法研究了涂层的光电化学性能和对不锈钢的光阴极保护特性。结果表明,所制备的纳米TiO2/SnO2叠层涂层表面连续、均匀致密;涂层中的TiO2为锐钛矿型,颗粒呈球形,平均直径约为35nm,SnO2为金红石型;涂层表面与内层均由Ti、Sn、O、C四种元素组成。纳米TiO2表面层与纳米SnO2中间层分别浸渍提拉4次制得的叠层涂层,紫外光照的光电化学效应、储存电子性能与光阴极保护作用最好,紫外光照1h的延时阴极保护作用可达7h。通过研究分析,提出了纳米TiO2/SnO2叠层涂层的光阴极保护作用机理。     

低碳钢纳米TiO2涂层的结构、形貌与防腐性能

采用溶胶-凝胶法与浸渍提拉技术在经碱性发黑和热处理后的低碳钢上制备纳米TiO2涂层.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对涂层的结构、形貌及组成进行表征,采用电化学方法研究涂层的防腐蚀性能.结果表明:所制备的纳米TiO2涂层外观呈蓝灰色,表面存在大小不等的微裂纹;XRD分析表明纳米TiO2为锐钛矿型;XPS分析表明涂层主要由Ti、Fe、O和C 4种元素组成;稳定电位和Tafel曲线测试表明纳米TiO2涂层对于低碳钢具有一定的防腐蚀性能,在2.5%NaHCO3溶液中光电化学效应明显,在3%NaCl溶液中光电化学效应不明显.     

溶胶-凝胶法制备TiO2/SiO2复合材料光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯制备了TiO2/SiO2复合材料,利用XRD对复合材料的物相结构进行了表征,表明制备的TiO2/SiO2复合材料为锐钛矿型.FTIR表明复合材料形成了Si—O—Ti的网络结构,TG-DTA表明复合材料的热性能提高.以罗丹明B为降解物,探讨了该复合材料的光催化活性,考察了固液比、pH值、时间对降解效果的影响,结果表明,TiO2/SiO2复合材料对罗丹明B降解率明显高于纯TiO2,当固液比为6g/L、pH为6、降解时间为120min时降解率可达到94.59%.     

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。