等离子喷涂BN纳米片增强HA复合材料涂层性能研究

发布时间：2023-04-10 00:08

　　本论文基于氮化硼纳米片(BNNP)优异的力学性能、良好的生物相容性和高温稳定性,采用等离子喷涂技术制备HA、BNNP/HA复合涂层,并深入研究了复合涂层的显微组织、力学性能及相关生物学性能。涂层显微组织分析表明涂层中BNNP可均匀分布在HA基体中,且涂层呈现了双态结构:即微米尺度的完全熔化区域和纳米尺度的烧结区。利用X-射线衍射分析了等离子喷涂涂层中物相组成,结果表明HA在高温等离子喷涂过程中发生了部分分解及非晶转变,其主要物相组成为晶相HA、非晶HA、三磷酸钙(TCP)、氧化钙(Ca O)等。复合涂层经拉曼光谱分析表明,BNNP在高温等离子喷涂后可保留其二维结构特征。这也为BNNP/HA复合涂层中充分发挥BNNP优异的力学性能和生物学性能奠定了基础。采用显微硬度、仪器化微米压入、仪器化微米划入等方法研究了等离子喷涂涂层的力学性能。结果表明,1 wt.%BNNP/HA复合涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性比HA涂层分别提高了9%、18.1%和29.8%。利用“扁平粒子滑移”模型计算等离子喷涂涂层扁平粒子间的摩擦阻力,计算结果表明,BNNP的添加有助于强化扁平粒子间的界面结合。此外,扁平...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 医用钛合金的发展
        1.1.2 羟基磷灰石
        1.1.3 HA涂层制备技术
    1.2 HA复合体系性能研究
    1.3 研究思路
    1.4 研究内容
第二章 试验及测试方法
    2.1 复合粉末制备
        2.1.1 基体材料
        2.1.2 喷涂材料
    2.2 等离子喷涂
    2.3 等离子喷涂涂层热处理试验
    2.4 显微组织分析
        2.4.1 冷场发射扫描电镜
        2.4.2 X-射线衍射
        2.4.3 显微拉曼光谱
        2.4.4 等离子喷涂涂层表面润湿性能
    2.5 等离子喷涂涂层力学性能测试
        2.5.1 显微硬度
        2.5.2 断裂韧性
        2.5.3 仪器化微米压入
        2.5.4 仪器化微米划入
    2.6 生物学性能测试
        2.6.1 主要试剂和仪器
        2.6.2 成骨细胞培养
        2.6.3 等离子喷涂涂层表面成骨细胞贴附
        2.6.4 ALP活性
        2.6.5 成骨矿化
    2.7 统计学分析
第三章 等离子喷涂涂层热处理前后显微组织
    3.1 喷涂喂料
    3.2 等离子喷涂工艺参数的优化
    3.3 热处理前涂层显微组织分析
    3.4 热处理后涂层显微组织分析
    3.5 本章小结
第四章 等离子喷涂涂层的力学性能
    4.1 热处理前涂层
        4.1.1 等离子喷涂涂层力学性能
        4.1.2 BNNP/HA强韧化机制
        4.1.3 等离子喷涂涂层微米划入测试
    4.2 热处理后涂层
        4.2.1 等离子喷涂涂层热处理后力学性能
        4.2.2 等离子喷涂涂层微米划入测试
    4.3 本章小结
第五章 等离子喷涂涂层的生物学性能
    5.1 等离子喷涂涂层生物学性能
        5.1.1 成骨细胞贴附
        5.1.2 ALP活性
        5.1.3 成骨矿化
    5.2 等离子喷涂涂层热处理后生物学性能
        5.2.1 成骨细胞贴附
        5.2.2 ALP活性
        5.2.3 成骨矿化
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3787982