机械合金化冷压烧结制备nTiO 2 /TNZS材料组织与性能的基础研究
发布时间：2021-06-11 10:25
本文以制备和研究新型生物医用金属/陶瓷复合材料为目标,结合新一代β型钛合金Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn（TNZS）的极佳力学性能和陶瓷材料TiO2的优异耐磨性能,采用机械合金化（高能球磨）与冷压烧结相结合的粉末冶金方法成功制备出nTiO2/TN ZS（n=0wt.%、3wt.%、6wt.%、9wt.%）生物医用金属/陶瓷复合材料,并对这四种材料的微观结构、物相、硬度、弹性模量、粗糙度、电化学腐蚀电流以及摩擦系数等进行了测试,分析研究了TiO2添加量对材料的微观组织性能、力学性能、基础理化性能以及摩擦学性能的影响。以下是本文开展的具体工作以及研究成果:研究了高能球磨12 h后nTiO2/TNZS混合粉末的物相及微观形貌,研究结果表明:Ti、Nb、Zr、Sn金属粉末与不同含量TiO2粉末经12 h高能球磨后制备的四种混合粉末均生成α-Ti相、β-Ti相、金红石型TiO2相、锐钛矿型TiO2相以及Srilankite TiO2高压相这五种物相,达到了一定程度的机械合金化,并且nTOi 2/TNZS混合粉末随着TiO2含量增多得到了明显细化。研究了在1250℃温度下经2 h真空烧结形成n...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 生物医用材料
1.2.1 生物医用材料的市场前景及特点
1.2.2 生物医用材料的分类
1.3 医用钛及钛合金分类、性能及研究现状
1.3.1 钛及钛合金的分类与性能
1.3.2 医用钛及钛合金研究现状
1.3.3 医用钛及钛合金现存问题
1.3.4 Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn研究现状
1.4 TiO_2的晶体结构及其生物医用性能
1.4.1 TiO_2晶体结构
1.4.2 TiO_2的生物医用性能
1.5 粉末冶金工艺
1.6 主要研究目的及内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
第二章 材料制备与实验方法
2.1 实验方案
2.2 实验材料及试剂
2.3 实验设备及仪器
2.4 材料制备
2.4.1 粉末机械合金化
2.4.2 压制成形
2.4.3 真空烧结
2.5 材料组织结构分析
2.5.1 显微组织与成分分析
2.5.2 物相分析
2.5.3 显气孔率
2.6 材料性能测试
2.6.1 维氏硬度分析
2.6.2 弹性模量分析
2.6.3 表面粗糙度分析
2.6.4 电化学腐蚀性能分析
2.6.5 摩擦学性能分析
第三章 nTiO_2/TNZS材料组织结构研究
3.1 引言
3.2 nTiO_2/TNZS粉末的相组成及微观形貌
3.2.1 nTiO_2/TNZS粉末的物相分析
3.2.2 nTiO_2/TNZS粉末的微观形貌
3.3 nTiO_2/TNZS材料的相组成、微观形貌及成分
3.3.1 nTiO_2/TNZS材料的物相分析
3.3.2 nTiO_2/TNZS材料的微观形貌、成分
3.4 nTiO_2/TNZS材料的孔隙特征
3.4.1 nTiO_2/TNZS材料的显气孔率
3.4.2 nTiO_2/TNZS材料的孔洞微观形貌
3.5 本章小结
第四章 nTiO_2/TNZS材料的力学性能及理化性能研究
4.1 引言
4.2 nTiO_2/TNZS材料维氏硬度分析
4.3 nTiO_2/TNZS材料弹性模量分析
4.4 nTiO_2/TNZS材料表面粗糙度分析
4.5 nTiO_2/TNZS材料电化学腐蚀分析
4.6 本章小结
第五章 nTiO_2/TNZS材料的摩擦学性能研究
5.1 引言
5.2 nTiO_2/TNZS材料在干摩擦条件下的摩擦学性能
5.2.1 磨痕表面SEM形貌、EDS成分分析及三维形貌图
5.2.2 摩擦系数
5.3 nTiO_2/TNZS材料在人工模拟体液SBF摩擦条件下的摩擦学性能
5.3.1 磨痕表面SEM形貌、EDS成分分析及三维形貌图
5.3.2 摩擦系数
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 本文的主要创新点
6.3 进一步工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物材料[J]. 王秀梅. 新型工业化. 2015(12)
[2]钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展[J]. 王涛,龙剑平,杨绍利,方霖,仲利. 钛工业进展. 2015(05)
[3]国务院关于印发《中国制造2025》的通知[J]. 中华人民共和国国务院公报. 2015(16)
[4]我国生物医用材料产业发展研究[J]. 张镇,王本力. 新材料产业. 2015(03)
[5]国外生物医用钛合金的发展现状[J]. 朱康平,祝建雯,曲恒磊. 稀有金属材料与工程. 2012(11)
[6]粉末冶金生物医用Ti合金的研究及应用现状[J]. 赵腾飞,路新,曲选辉. 粉末冶金技术. 2012(04)
[7]高能球磨条件下TiO2相变的实验研究[J]. 高翔,陈鹏万,刘建军,熊光源. 高压物理学报. 2012(04)
[8]粉末冶金法制备钛基生物医学材料的研究进展[J]. 邹黎明,杨超,李元元. 材料导报. 2011(15)
[9]钛粉末及其粉末冶金制品的发展现状[J]. 吴引江,梁永仁. 中国材料进展. 2011(06)
[10]外科植入物用新型医用钛合金材料设计、开发与应用现状及进展[J]. 于振涛,余森,张明华,韩建业,麻西群. 中国材料进展. 2010(12)
博士论文
[1]医用超细晶TiNbZrTaFe复合材料的粉末冶金制备及其性能研究[D]. 邹黎明.华南理工大学 2013
[2]多孔Ti-24Nb-4Zr合金孔隙特征及性能的研究[D]. 李毓轩.天津大学 2011
[3]多孔金属间化合物/陶瓷载体材料研究[D]. 崔洪芝.中国石油大学 2009
[4]钛金属陶瓷制备及其生物摩擦学性能研究[D]. 罗勇.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]我国老龄化社会现状及政府对策研究[D]. 武建楠.燕山大学 2015
[2]放电等离子烧结Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的组织及力学性能研究[D]. 谷一.昆明理工大学 2013
[3]Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金制备及性能研究[D]. 蔡春波.湖南科技大学 2012
[4]Ti-6Al-4V辉光离子渗钼及摩擦学性能研究[D]. 孙波.长安大学 2012
[5]机械合金化制备金锡合金[D]. 徐孟春.昆明理工大学 2010
[6]Ti6Al4V生物材料表面粗糙度对成骨细胞黏附的影响机制研究[D]. 赵昕.哈尔滨工业大学 2010
[7]机械合金化和粉末冶金方法制备铜基复合摩擦材料[D]. 魏力民.吉林大学 2010
[8]提高Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金铸造性能的研究[D]. 闫立波.第四军医大学 2010
[9]生物医用低弹性模量钛合金组织与性能的研究[D]. 段洪涛.大连理工大学 2008
[10]β-TCP/HAP复合生物陶瓷工艺研究[D]. 王欢.天津大学 2007
本文编号：3224355
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 生物医用材料
1.2.1 生物医用材料的市场前景及特点
1.2.2 生物医用材料的分类
1.3 医用钛及钛合金分类、性能及研究现状
1.3.1 钛及钛合金的分类与性能
1.3.2 医用钛及钛合金研究现状
1.3.3 医用钛及钛合金现存问题
1.3.4 Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn研究现状
1.4 TiO_2的晶体结构及其生物医用性能
1.4.1 TiO_2晶体结构
1.4.2 TiO_2的生物医用性能
1.5 粉末冶金工艺
1.6 主要研究目的及内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
第二章 材料制备与实验方法
2.1 实验方案
2.2 实验材料及试剂
2.3 实验设备及仪器
2.4 材料制备
2.4.1 粉末机械合金化
2.4.2 压制成形
2.4.3 真空烧结
2.5 材料组织结构分析
2.5.1 显微组织与成分分析
2.5.2 物相分析
2.5.3 显气孔率
2.6 材料性能测试
2.6.1 维氏硬度分析
2.6.2 弹性模量分析
2.6.3 表面粗糙度分析
2.6.4 电化学腐蚀性能分析
2.6.5 摩擦学性能分析
第三章 nTiO_2/TNZS材料组织结构研究
3.1 引言
3.2 nTiO_2/TNZS粉末的相组成及微观形貌
3.2.1 nTiO_2/TNZS粉末的物相分析
3.2.2 nTiO_2/TNZS粉末的微观形貌
3.3 nTiO_2/TNZS材料的相组成、微观形貌及成分
3.3.1 nTiO_2/TNZS材料的物相分析
3.3.2 nTiO_2/TNZS材料的微观形貌、成分
3.4 nTiO_2/TNZS材料的孔隙特征
3.4.1 nTiO_2/TNZS材料的显气孔率
3.4.2 nTiO_2/TNZS材料的孔洞微观形貌
3.5 本章小结
第四章 nTiO_2/TNZS材料的力学性能及理化性能研究
4.1 引言
4.2 nTiO_2/TNZS材料维氏硬度分析
4.3 nTiO_2/TNZS材料弹性模量分析
4.4 nTiO_2/TNZS材料表面粗糙度分析
4.5 nTiO_2/TNZS材料电化学腐蚀分析
4.6 本章小结
第五章 nTiO_2/TNZS材料的摩擦学性能研究
5.1 引言
5.2 nTiO_2/TNZS材料在干摩擦条件下的摩擦学性能
5.2.1 磨痕表面SEM形貌、EDS成分分析及三维形貌图
5.2.2 摩擦系数
5.3 nTiO_2/TNZS材料在人工模拟体液SBF摩擦条件下的摩擦学性能
5.3.1 磨痕表面SEM形貌、EDS成分分析及三维形貌图
5.3.2 摩擦系数
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 本文的主要创新点
6.3 进一步工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物材料[J]. 王秀梅. 新型工业化. 2015(12)
[2]钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展[J]. 王涛,龙剑平,杨绍利,方霖,仲利. 钛工业进展. 2015(05)
[3]国务院关于印发《中国制造2025》的通知[J]. 中华人民共和国国务院公报. 2015(16)
[4]我国生物医用材料产业发展研究[J]. 张镇,王本力. 新材料产业. 2015(03)
[5]国外生物医用钛合金的发展现状[J]. 朱康平,祝建雯,曲恒磊. 稀有金属材料与工程. 2012(11)
[6]粉末冶金生物医用Ti合金的研究及应用现状[J]. 赵腾飞,路新,曲选辉. 粉末冶金技术. 2012(04)
[7]高能球磨条件下TiO2相变的实验研究[J]. 高翔,陈鹏万,刘建军,熊光源. 高压物理学报. 2012(04)
[8]粉末冶金法制备钛基生物医学材料的研究进展[J]. 邹黎明,杨超,李元元. 材料导报. 2011(15)
[9]钛粉末及其粉末冶金制品的发展现状[J]. 吴引江,梁永仁. 中国材料进展. 2011(06)
[10]外科植入物用新型医用钛合金材料设计、开发与应用现状及进展[J]. 于振涛,余森,张明华,韩建业,麻西群. 中国材料进展. 2010(12)
博士论文
[1]医用超细晶TiNbZrTaFe复合材料的粉末冶金制备及其性能研究[D]. 邹黎明.华南理工大学 2013
[2]多孔Ti-24Nb-4Zr合金孔隙特征及性能的研究[D]. 李毓轩.天津大学 2011
[3]多孔金属间化合物/陶瓷载体材料研究[D]. 崔洪芝.中国石油大学 2009
[4]钛金属陶瓷制备及其生物摩擦学性能研究[D]. 罗勇.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]我国老龄化社会现状及政府对策研究[D]. 武建楠.燕山大学 2015
[2]放电等离子烧结Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的组织及力学性能研究[D]. 谷一.昆明理工大学 2013
[3]Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金制备及性能研究[D]. 蔡春波.湖南科技大学 2012
[4]Ti-6Al-4V辉光离子渗钼及摩擦学性能研究[D]. 孙波.长安大学 2012
[5]机械合金化制备金锡合金[D]. 徐孟春.昆明理工大学 2010
[6]Ti6Al4V生物材料表面粗糙度对成骨细胞黏附的影响机制研究[D]. 赵昕.哈尔滨工业大学 2010
[7]机械合金化和粉末冶金方法制备铜基复合摩擦材料[D]. 魏力民.吉林大学 2010
[8]提高Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金铸造性能的研究[D]. 闫立波.第四军医大学 2010
[9]生物医用低弹性模量钛合金组织与性能的研究[D]. 段洪涛.大连理工大学 2008
[10]β-TCP/HAP复合生物陶瓷工艺研究[D]. 王欢.天津大学 2007
本文编号：3224355
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