镁合金表面机械喷丸/冷喷涂生物Zn-HA复合涂层制备与结构性能研究
发布时间：2021-10-10 07:38
镁及镁合金材料因具有与人体骨骼相近的机械力学性能,良好的生物相容性,以及在植入体内可实现完全自主生物降解等特性,使其作为生物植入材料的应用极具发展潜力。但是,镁及镁合金在人体生理环境中的耐磨耐蚀性较差、生物活性一般,严重阻碍了其在医疗体系上进一步的扩展。因此,如何提高生物镁及镁合金植入材料的部分力学性能、耐腐蚀性能以及生物活性成为其进一步开发应用的一个关键点。机械喷丸处理工艺与冷喷涂工艺因其优异的工艺特点,广泛用于改善镁及镁合金性能研究。此外,Zn的电负性比Mg高,也是人体必需的元素之一,羟基磷灰石（HA）是一种具有良好的生物相容性和生物活性（骨诱导性）的生物陶瓷材料。本文采用最佳喷丸工艺对铸造态AZ91D镁合金进行强化处理（获得SPAZ91D）,再冷喷涂纯Zn涂层（获得SPAZ91D-Zn）,进一步使用最佳喷丸工艺（获得SPAZ91D-SPZn）,最后在其表面冷喷涂上一层HA/Zn的复合涂层。运用不同参数下的机械喷丸处理工艺对铸造态AZ91D镁合金进行强化处理,探究不同喷丸气体压力、喷丸处理时间和喷丸轰击距离参数对强化后试样性能的影响。可以发现:喷丸轰击距离参数的改变相对喷丸气体压力...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２研究技术路线??９??
?第２章材料制备与方法???７８．５?ｕｍ?（如图２．１ｃ所示）。从Ｚｎ粉末表面和截面形貌（如图２．１ａ、ｂ所示）可??以看出原始Ｚｎ粉末形态为球形，截面无明显孔隙现象，粉末粒子截面显微硬度??为?４６．７４±２．３３ＨＶ〇．〇２５。??ａｗ??（Ｃ）??ｌＯ．Ｃｋ－?，?１００．０??，：?ｆｈ?！??２?６，．?／?Ａ?Ｉ??ｓ?＜??／?／?＼?■?ＳＯ．Ｏ?Ｊ??”：：?Ｊ＼?＇?！??°＇〇．〇ｌ?０．１０?１．００?１０．００?１００．００?１０００．００?１００００．００??Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?（ｕｍ）??图２．１?Ｚｎ粉末表面（ａ）、截面（ｂ）与实际粒度分布（ｃ）??制备ＨＡ／Ｚｎ复合涂层的粉末是采用上述Ｚｎ粉末与北京德科岛金公司提供??的羟基磷灰石（ＨＡ）粉末机械混合而成，其中ＨＡ粉末名义粒度为１５？１２５?ｕｍ，??实际粒度分布为?Ｄ?ＣＩＯ）?２５．３?ｕｍ、Ｄ?（５０）?６３．６?ｕｍ、Ｄ?（９０）?１２６?ｕｍ，粉末表面、??截面形貌和实际粒度分布分别如图２．２ａ、ｂ和ｃ所示。可以看出，原始ＨＡ粉末??形态为球形，截面存在凹坑、剥落现象，这主要是羟基磷灰石内部因烧结过程中??颗粒未充分靠拢结合从而呈现孔隙结构。粉末粒子截面孔隙率为１〇．２±０．７％，截??面硬度为４０．５±３．８２ＨＶｄ．（＞２５。此外，对ＨＡ粉末ＥＤＳ表面成分分析：ＨＡ粉末中??含有Ｃａ、Ｐ、０、Ｋ和Ｃ元素，其中Ｃａ／Ｐ含量比为１．６３±０．０２，原子比为１．２８士??０．２３，Ｋ?含量为?１１．３１?±０．１６％。??将羟基磷灰石粉末与Ｚｎ粉末根据重量百分比分别为
?第２章材料制备与方法???２．２机械喷丸实验装置及实验工艺??２．２．?１机械喷丸原理与设备??实验采用的机械喷丸系统是基于９０８０Ｆ－Ａ型手动喷砂机进行适当改装而成，??通过调整工艺参数达到材料表面理想强化效果，其强化原理为：普通喷丸颗粒??（０．３ｍｍ不锈钢球）在压缩气体作用下，获得一定的初速度，经过喷枪口时形成??高速喷丸流垂直喷射到待处理试样表面，使试样表层发生严重的塑性变形，形成??一定厚度的强化层，有助于材料部分性能的改善。其机械喷丸原理图和９０８０Ｆ－Ａ??型手动喷砂机如图２．４ａ、ｂ所示。??（ａ）?ｊｅｓｓｅｄ?ａｉｒ?（ｂ）??Ｉ—賴??Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ?ａｌｌｏｙ??图２．４机械喷丸原理图（ａ）和９０８０Ｆ－Ａ型手动喷砂机（ｂ）??２．?２．?２机械喷丸处理工艺设计??虽然目前在对镁合金的表面喷丸强化方面有一定的研究，发现众多实验因??素（如；喷丸材料、喷丸大孝喷丸形状、轰击角度、喷丸流量及轰击覆盖率等）??对喷丸强化效果影响程度不一。本文主要探究喷丸气体压力、喷丸处理时间和喷??丸轰击距离三个主要工艺参数对机械喷丸处理强化效果的影响，实验中采用了??常规的单因素实验法进行研究。??铸造态ＡＺ９１Ｄ镁合金机械喷丸处理工艺如下：??１）喷丸气体压力的影响，采用压力分别为０．０５ＭＰａ、Ｏ．ＩＭＰａ、０．２ＭＰａ、??０．３ＭＰａ和０．４ＭＰａ，本组实验采用的喷丸处理日寸间为ｌＯｍｉｉｉ，喷丸轰击距离为??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]超音速火焰喷涂HA/Ti复合涂层组织与性能研究[J]. 邹岩龙,陈清宇,姚海龙,白小波,王芳,纪岗昌. 人工晶体学报. 2018(04)
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博士论文
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[4]镁合金AZ31环保型阳极氧化工艺及基础理论研究[D]. 于霞.中南大学 2006
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本文编号：3427942
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２研究技术路线??９??
?第２章材料制备与方法???７８．５?ｕｍ?（如图２．１ｃ所示）。从Ｚｎ粉末表面和截面形貌（如图２．１ａ、ｂ所示）可??以看出原始Ｚｎ粉末形态为球形，截面无明显孔隙现象，粉末粒子截面显微硬度??为?４６．７４±２．３３ＨＶ〇．〇２５。??ａｗ??（Ｃ）??ｌＯ．Ｃｋ－?，?１００．０??，：?ｆｈ?！??２?６，．?／?Ａ?Ｉ??ｓ?＜??／?／?＼?■?ＳＯ．Ｏ?Ｊ??”：：?Ｊ＼?＇?！??°＇〇．〇ｌ?０．１０?１．００?１０．００?１００．００?１０００．００?１００００．００??Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?（ｕｍ）??图２．１?Ｚｎ粉末表面（ａ）、截面（ｂ）与实际粒度分布（ｃ）??制备ＨＡ／Ｚｎ复合涂层的粉末是采用上述Ｚｎ粉末与北京德科岛金公司提供??的羟基磷灰石（ＨＡ）粉末机械混合而成，其中ＨＡ粉末名义粒度为１５？１２５?ｕｍ，??实际粒度分布为?Ｄ?ＣＩＯ）?２５．３?ｕｍ、Ｄ?（５０）?６３．６?ｕｍ、Ｄ?（９０）?１２６?ｕｍ，粉末表面、??截面形貌和实际粒度分布分别如图２．２ａ、ｂ和ｃ所示。可以看出，原始ＨＡ粉末??形态为球形，截面存在凹坑、剥落现象，这主要是羟基磷灰石内部因烧结过程中??颗粒未充分靠拢结合从而呈现孔隙结构。粉末粒子截面孔隙率为１〇．２±０．７％，截??面硬度为４０．５±３．８２ＨＶｄ．（＞２５。此外，对ＨＡ粉末ＥＤＳ表面成分分析：ＨＡ粉末中??含有Ｃａ、Ｐ、０、Ｋ和Ｃ元素，其中Ｃａ／Ｐ含量比为１．６３±０．０２，原子比为１．２８士??０．２３，Ｋ?含量为?１１．３１?±０．１６％。??将羟基磷灰石粉末与Ｚｎ粉末根据重量百分比分别为
?第２章材料制备与方法???２．２机械喷丸实验装置及实验工艺??２．２．?１机械喷丸原理与设备??实验采用的机械喷丸系统是基于９０８０Ｆ－Ａ型手动喷砂机进行适当改装而成，??通过调整工艺参数达到材料表面理想强化效果，其强化原理为：普通喷丸颗粒??（０．３ｍｍ不锈钢球）在压缩气体作用下，获得一定的初速度，经过喷枪口时形成??高速喷丸流垂直喷射到待处理试样表面，使试样表层发生严重的塑性变形，形成??一定厚度的强化层，有助于材料部分性能的改善。其机械喷丸原理图和９０８０Ｆ－Ａ??型手动喷砂机如图２．４ａ、ｂ所示。??（ａ）?ｊｅｓｓｅｄ?ａｉｒ?（ｂ）??Ｉ—賴??Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ?ａｌｌｏｙ??图２．４机械喷丸原理图（ａ）和９０８０Ｆ－Ａ型手动喷砂机（ｂ）??２．?２．?２机械喷丸处理工艺设计??虽然目前在对镁合金的表面喷丸强化方面有一定的研究，发现众多实验因??素（如；喷丸材料、喷丸大孝喷丸形状、轰击角度、喷丸流量及轰击覆盖率等）??对喷丸强化效果影响程度不一。本文主要探究喷丸气体压力、喷丸处理时间和喷??丸轰击距离三个主要工艺参数对机械喷丸处理强化效果的影响，实验中采用了??常规的单因素实验法进行研究。??铸造态ＡＺ９１Ｄ镁合金机械喷丸处理工艺如下：??１）喷丸气体压力的影响，采用压力分别为０．０５ＭＰａ、Ｏ．ＩＭＰａ、０．２ＭＰａ、??０．３ＭＰａ和０．４ＭＰａ，本组实验采用的喷丸处理日寸间为ｌＯｍｉｉｉ，喷丸轰击距离为??１３??
【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]温喷和冷喷涂羟基磷灰石及羟基磷灰石/钛复合涂层组织结构与性能研究[D]. 邹岩龙.南昌大学 2019
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[6]AZ31镁合金基底真空电弧离子镀和中频磁控溅射制备氮化锆薄膜及其性能的研究[D]. 林曲.大连理工大学 2013
[7]新型医用镁合金体内生物相容性研究[D]. 王飞.南方医科大学 2009
本文编号：3427942
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