放电等离子烧结（SPS）技术制备碳纳米管增强羟基磷灰石复合材料的研究

发布时间：2021-04-29 15:55

　　本文采用放电等离子烧结（SPS）方法制备了HAP陶瓷、HAP/CNTs复相陶瓷、xCNTs-HAP/yCNTs-HAP层状复合陶瓷以及HAP/45S5生物玻璃层状复合陶瓷。系统研究了烧结工艺及CNTs含量对HAP陶瓷及HAP/CNTs复相陶瓷的显微组织结构、物相变化及力学性能的影响规律,并在此基础上创造性地提出了不同CNTs含量的HAP/CNTs层状复合陶瓷的制备思路,配合正交实验探讨了影响xCNTs-HAP/yCNTs-HAP层状复合陶瓷力学性能的各因素的显著性,分析计算出最佳组合方案并进行了验证。为了在提高HAP力学性能的同时兼顾改善其生物降解性能,提出了HAP/45S5生物玻璃层状复合陶瓷的制备思路并在不同温度下进行了烧结,对烧结体的显微结构、物理性能和力学性能进行了研究,探讨了这一制备思路的工艺可行性及应用前景。研究发现,烧结温度达到950℃时,HAP陶瓷中出现HAP晶粒由球形长大成柱状。1000℃烧结时,HAP开始出现部分的分解。烧结温度在900℃时烧结体的各项性能最优。采用SPS技术成功制备致密的HAP/CNTs复相陶瓷。探讨了CNTs含量和烧结温度对烧结体性能的影响。研究... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 碳纳米管
        2.1.1 碳纳米管概述
        2.1.2 碳纳米管的分类
        2.1.3 碳纳米管的制备
        2.1.4 碳纳米管的性能
        2.1.5 碳纳米管强化复合材料的研究
    2.2 羟基磷灰石(HAP)研究现状
        2.2.1 羟基磷灰石简介
        2.2.2 HAP的晶体结构和性质
        2.2.3 HAP活性生物材料的缺点
        2.2.4 HAP粉体的制备
        2.2.5 HAP生物陶瓷制备与研究
        2.2.6 HAP国内外应用现状
    2.3 放电等离子体烧结技术(SPS)
        2.3.1 SPS技术的工艺特点
        2.3.2 SPS的烧结机理
        2.3.3 SPS技术在新材料研究中的应用
    2.4 层状陶瓷材料的研究现状
        2.4.1 层状陶瓷材料的制备方法
        2.4.2 层状结构陶瓷复合材料的增韧现象及机理
    2.5 选题意义
3 材料制备与研究方法
    3.1 实验用原材料
    3.2 实验设计
        3.2.1 CNTs的纯化与共价键改性
        3.2.2 SPS烧结工艺的制定
    3.3 试验设备
    3.4 性能测试方法
        3.4.1 致密度
        3.4.2 维氏硬度
        3.4.3 弯曲强度
        3.4.4 断裂韧性
        3.4.5 断裂功
        3.4.6 XRD分析
        3.4.7 形态与微观结构观察
    3.5 烧结温度对HAP陶瓷的组织与性能的影响
        3.5.1 烧结温度对HAP陶瓷显微结构的影响
        3.5.2 烧结温度对HAP陶瓷物理性能的影响
        3.5.3 烧结温度对HAP陶瓷力学性能的影响
    3.6 本章小结
4 碳纳米管增强HAP陶瓷组织与性能的影响
    4.1 成分设计及烧结工艺
    4.2 碳纳米管含量对HAP/CNTs陶瓷组织与性能的影响
        4.2.1 HAP/CNTs陶瓷SPS烧结致密化过程的分析
        4.2.2 CNTs含量对HAP/CNTs陶瓷物理性能的影响
        4.2.3 CNTs含量对HAP/CNTs陶瓷力学性能的影响
        4.2.4 CNTs含量对HAP陶瓷显微结构的影响
    4.3 本章小结
5 层状复合HAP陶瓷材料的研究
    5.1 层状复合HAP陶瓷材料的制备
    5.2 层状复合HAP陶瓷材料的性能
        5.2.1 物理性能
        5.2.2 力学性能
        5.2.3 显微结构
    5.3 层状复合HAP陶瓷材料的影响因素分析
        5.3.1 正交实验中三因素对致密度的影响
        5.3.2 正交试验中三因素对硬度的影响
        5.3.3 正交试验中三因素对抗弯强度的影响
        5.3.4 正交试验中三因素对断裂功的影响
    5.4 本章小结
6 HAP/45S5生物玻璃层状复合材料的研究
    6.1 层状复合HAP/45S5生物玻璃陶瓷材料的制备
        6.1.1 实验用材料
        6.1.2 烧结工艺的制定
    6.2 层状复合HAP/45S5生物玻璃陶瓷材料的微观组织与性能
        6.2.1 显微结构
        6.2.2 层状结构对性能的影响
    6.3 本章小结
7 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3167752