医用316L不锈钢表面酸预处理工艺研究

研究酸洗预处理对高分子涂层在不锈钢表面粘附强度和浸润性的影响,利用SEM、AFM、RA-IR及接触角测试等技术分析了316L不锈钢表面经不同工艺酸处理前后基体表面微结构、化学状态及润湿性的变化。结果表明,适当的酸处理能显著提高聚乙烯一乙烯醇共聚物(EVAL)涂层在316L不锈钢表面的附着力及它在金属表面的浸润性。     

316L不锈钢表面聚乙烯-乙烯醇药物涂层的制备及性能

以316L不锈钢冠脉支架为模型,在经过表面处理的316L不锈钢基体表面制备了乙烯-乙烯醇共聚物药物涂层,采用戊二醛为交联剂对涂层表面进行交联改性,并对交联前后涂层的性能进行了比较,同时以紫杉醇为模型药物,研究了交联前后涂层药物的释放速率。结果表明:真空条件下制备的涂层表面平滑致密,交联后涂层力学强度增加,溶胀度及药物的溶解度降低,药物释放时间延长。     

低频RF-等离子体处理对医用不锈钢表面润湿性能的影响

以聚乙烯-乙烯醇（EVAL）为模型高分子,研究了等离子体处理前后不锈钢表面EVAL溶液的铺展润湿情况、EVAL膜的形貌及其结合强度。并建立了医用不锈钢表面润湿性和表面自由能、表面结构之间的关系。研究结果表明：等离子体处理后,不锈钢表面的铺展润湿性显著提高。等离子体处理的最佳工艺条件为：氮气,偏压100V,时间10min。最佳条件处理后,不锈钢表面EVAL膜均匀性、致密度以及涂层与基体的结合强度均得到明显提高。反射红外（ATR—FTIR）、原子力显微镜（AFM）、X光电子能谱（XPS）分析结果显示Ar、N2气体等离子体,尤其是N2气体等离子体预处理后,材料的表面自由能（尤其是极性分量）显著增大,润湿性增强。极性分量的增加与等离子体时材料表面的清洗、刻蚀以及活性化有关。     

316L不锈钢钝化膜的耐腐蚀性和血液相容性

为了改善血管支架材料316L不锈钢的耐腐蚀性和血液相容性,分别采用混合酸(2%HF+10%HNO3,体积分数)钝化和高温热处理钝化方法对机械抛光的316L不锈钢进行原位表面改性,通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和带能谱仪的扫描电子显微镜(SEM-EDS)分析改性前后316L不锈钢的表面成分和形貌,通过电化学性能测试和接触角测试来分析改性前后316L不锈钢的耐腐蚀性和润湿性.结果表明:混合酸钝化的316L不锈钢表面主要是Cr-O氧化膜,高温热处理钝化的316L不锈钢表面为Fe2O3与Cr-O混合物氧化膜,均起到了改善316L不锈钢在模拟人体体液环境中的耐腐蚀性的作用;2种方法改性后的316L不锈钢表面均呈亲水性,且使得316L不锈钢表面能的极化分量增加,材料与血液间界面张力减小,均可作为生物医用材料使用,并能够改善316L不锈钢的耐腐蚀性和血液相容性.     

水下安装支架的防腐防污研究

为解决水下安装支架的防腐防污问题,从材料选择与腐蚀敏感性分析、保护涂层设计、电化学设计3个方面综合进行了设计,以得到更好的防腐防污性能。结合对多种材料的耐腐蚀能力和经济性的对比,选择316L不锈钢作为该水下安装支架的材料。针对316L不锈钢设计了3层保护涂层,并进行相应的对比挂片海上试验;针对安装支架结构特点,设计了阴极保护方案,并进行电化学仿真及试验验证。试验表明,在采取了保护涂层及电化学防护的设计后,以316L不锈钢为基材制造的支架得到了较好的保护,可满足其水下长期使用的要求。     

316L不锈钢应力腐蚀研究进展

316L不锈钢具备良好的力学性能、焊接性能、耐蚀性能,被广泛应用于化工管道、船舶及核电等领域。因其应用环境复杂,316L不锈钢在特定介质环境和拉应力的协同作用下,易发生应力腐蚀开裂,导致严重事故。概述了316L不锈钢应力腐蚀裂纹萌生及扩展的规律,总结了其应力腐蚀的阳极溶解和氢致开裂两种微观主导机制的特点。在此基础上,针对介质环境、材料、表面应力状态3个影响因素,综述了近年来通过调节介质环境的pH、溶液浓度、引入压应力、优化微观结构及涂层工艺等方面,改善316L不锈钢应力腐蚀性能的研究进展。最后,基于316L不锈钢面临的应力腐蚀问题,从应力腐蚀机制和防护措施两方面展望了316L不锈钢应力腐蚀的研究热点和方向。     

壳聚糖与端羧基PLGA接枝共聚物的制备与表征

壳聚糖与聚乳酸是具有良好生物相容性的高分子材料,已被广泛应用于生物材料,特别是作为组织工程支架.采用三甲基硅烷基(vMs)改性壳聚糖,4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化,制备壳聚糖与端羧基PLGA的接枝共聚物.傅立叶变换红外光谱、核磁共振氢谱证实了共聚物的形成.热分析测试表明,共聚物具有不同于聚乳酸的热特性.接触角测试表明共聚物具有较好的亲水性.壳聚糖与端羧基PLGA的接枝共聚物具有较壳聚糖及聚乳酸更为优良的性能,可作为组织工程支架材料.     

生物可降解聚合物血管支架膨胀性能有限元分析

血管支架最有潜力的发展方向是生物可降解聚合物血管支架,而支架的膨胀性能直接影响血管支架的质量和应用.利用有限元方法,采用von Mises屈服和各向同性强化准则,通过与316L不锈钢和WE43镁合金两种支架材料进行对比,分析了聚左旋乳酸(PLLA)材料支架的膨胀性能.结果表明,PLLA新型血管支架具有良好的均匀膨胀性、轴向短缩性和柔顺性,但其回弹性能有待改善.     

粉末冶金复合材料水润滑条件下的摩擦学性能

针对水液压元件摩擦副润滑困难、使用寿命短等方面的不足,制备了一种以316L不锈钢粉末冶金材料为基体、含有纳米金刚石颗粒悬浮液填充孔隙的复合材料,在水润滑条件下对复合材料和碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)进行了端面摩擦磨损试验,并将其与316L不锈钢材料、316L粉末冶金材料、316L粉末冶金材料+润滑油进行了对比,研究了复合材料的摩擦学性能.结果发现:在500 r/min转速、400 N外载荷下,复合材料和CFRPEEK配对的平均摩擦因数为0.027,CFRPEEK的磨损率为0.128×10~(-16)m~3/(N·m),均小于其余三种配对方式,表明复合材料具有较好的摩擦学性能.复合材料表面产生了抛光效应,主要磨损机理为犁削效应;配对的CFRPEEK磨损机理为犁削机理,纳米金刚石颗粒的加入有效抑制了塑性变形的发生.     

304和316L不锈钢的高温电化学腐蚀行为

通过模拟压水堆一回路水环境,研究了溶液温度和溶氧量(DO)对304和316L不锈钢高温电化学腐蚀行为的影响.结果表明:随着溶液温度升高,在304和316L不锈钢表面所形成的氧化膜的保护性能降低;随着DO升高,304和316L不锈钢的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,钝化区缩小;304和316L不锈钢表面形成了双层氧化膜,外层氧化膜颗粒尺寸和颗粒间隙随着温度的升高而增大,随着DO增加而减小;在所用实验条件下,316L不锈钢表现出比304更优异的抗腐蚀性能.     

Fe基非晶合金涂层电火花加工及其性能研究

利用电火花强化技术对煤油环境的45钢表面沉积单晶硅,制备出了铁基非晶合金涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、能谱分析仪等检测手段对表面强化层成分、形貌、组织结构进行了研究,并对非晶层形成机理进行了探讨.在磨损试验机上对材料的耐磨性进行了测试,并对试样的磨损形貌进行了分析.结果表明:强化层是反应涂层,涂层厚度不均匀,但涂层与基体实现了冶金结合;强化层表面为非晶层,组织致密、均匀,在与基体交接的区域出现柱状晶;45钢表面沉积层耐磨性明显高于未加工45钢基体.     

EB-PVD制备ZrO2涂层的微观组织结构研究

采用电子束物理气相沉积法在不锈钢基体上制备了氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层。利用XRD、XPS、SEM、AFM对涂层的相结构、化学成分、表面形貌进行了实验分析。结果表明,氧化锆涂层为四方相氧化锆,并不同程度存在织构现象。随着基体温度的升高,涂层中的晶粒尺寸在逐渐长大。涂层表面的小颗粒为柱状晶的上表面,涂层表面的粗糙度随着靶基距的升高而变小。涂层表面Zr-O结合态为Zr4+,而涂层内部存在少量的缺氧现象。     

Formation of microstructural features in hot-dip aluminized AISI 321 stainless steel

Hot-dip aluminizing (HDA) is a proven surface coating technique for improving the oxidation and corrosion resistance of ferrous substrates. Although extensive studies on the HDA of plain carbon steels have been reported, studies on the HDA of stainless steels are limited. Because of the technological importance of stainless steels in high-temperature applications, studies of their microstructural development during HDA are needed. In the present investigation, the HDA of AISI 321 stainless steel was carried out in a pure Al bath. The microstructural features of the coating were studied using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. These studies revealed that the coating consists of two regions:an Al top coat and an aluminide layer at the interface between the steel and Al. The Al top coat was found to consist of intermetallic phases such as Al₇Cr and Al₃Fe dispersed in an Al matrix. Twinning was observed in both the Al₇Cr and the Al₃Fe phases. Furthermore, the aluminide layer comprised a mixture of nanocrystalline Fe₂Al₅, Al₇Cr, and Al. Details of the microstructural features are presented, and their formation mechanisms are discussed.     

电弧离子镀制备NiCrAlY涂层及其阻尼性能

采用电弧离子镀的方式在不锈钢基片上制备了NiCrAlY涂层.对涂层样品进行了物相分析,表面形貌观察,测定微区化学成分,储能模量和损耗模量.结果表明,利用电弧离子镀的方法可以在不锈钢基底上获得均匀的NiCrAlY涂层.制备过程中的弧电流变化对涂层的表面形貌和化学成分有一定的影响,对涂层的物相结构影响不大.为研究NiCrAlY涂层的阻尼特性,通过储能模量和损耗模量的测试结果得到涂层样品的阻尼性能,结果表明NiCrAlY涂层能明显地提高基底的阻尼性能.     

SiO2-B2O3-ZrO2陶瓷涂层的制备及性能

采用料浆法以水玻璃为粘结剂在不锈钢基体表面制备了主要组成为SiO₂-B₂O₃-ZrO₂的陶瓷涂层。利用XRD、TG-DTA、SEM分析了陶瓷涂层的相组成及显微组织，并测试了涂层的抗热震性能和显微硬度。结果表明，当陶瓷骨料(g)与水玻璃(mL)的比例为1∶20时,在850℃下保温30min可得到结构致密的陶瓷涂层；在800℃下涂层经热震31次无裂纹，无脱落，表面显微硬度达到456.8MPa；所制备的陶瓷涂层与不锈钢基体之间不仅有机械物理的嵌合，还存在元素扩散，涂层与基体密着性好，结合紧密。     

粉末的物理性能对热喷涂涂层的影响

在SUS316L不锈钢基体上,采用HVOF和DGS两种不同的工艺方法,分别喷涂WC-12Co和FeAl涂层,观察WC-12Co和FeAl粉末的颗粒形貌、粒度组成以及DTA,研究它们对热喷涂涂层质量的影响.通过表面粗糙度、显微硬度、形貌相以及X射线衍射谱等分析表明,球化程度高,颗粒大小均匀的粉末可使涂层的组织均匀,致密性好,结合强度高.采用HVOF方法喷涂WC-12Co涂层的质量最好,而采用DGS工艺喷涂FeAl涂层的工艺参数还有待于进一步优化.     

电弧喷涂铝及铝-锌涂层在动态腐蚀介质中的耐蚀性研究

对钢铁基体表面电弧喷涂铝及铝锌涂层进行了动态腐蚀实验 ,以失质量法计算了腐蚀速度 ,并探讨了腐蚀机理。采用SEM对铝及铝锌涂层腐蚀前后的外表形貌进行了观察 ,并对铝及铝锌涂层表面进行了能谱分析 ,采用电化学系统测试了涂层的自腐蚀电位。实验结果表明 ,在 3 %NaCl水溶液中铝涂层的耐蚀性优于铝锌涂层 ;其原因是铝涂层表面上氧化膜的自愈能力及自腐蚀电位高于铝锌涂层。研究还表明 ,铝及铝锌这些阳极涂层不仅能有效地保护它所覆盖的钢铁表面 ,还能保护暴露于腐蚀介质中的钢铁基体表面。在铝、铝锌涂层上刷涂有机涂料 ,有机涂料能渗透到金属涂层的孔隙中 ,将孔隙封闭。同时 ,有机涂层和金属涂层能构成复合涂层 ,其防腐效果更佳     

碳化铬/铁基自熔合金复合涂层真空反应钎涂

以纯铁粉、硅粉、硼铁粉、铬铁粉、胶体石墨及镍粉为原料,通过真空反应钎涂在低碳钢基体上制备了碳化铬/铁基自熔合金复合涂层,涂层表面光滑、平整且与基体为冶金结合.应用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及显微硬度计,研究了涂层的组织结构、成分分布和硬度分布.结果表明:涂层为复合结构,其组织由Fe-Ni固溶体基底和原位合成的六棱柱Cr3C2相组成.涂层与基体间存在过渡区,过渡区内元素和硬度呈梯度分布;涂层表面硬度可达85HR15N以上.