等离子喷涂硅灰石涂层在模拟体液中的演变

发布时间：2017-10-23 18:15

  本文关键词：等离子喷涂硅灰石涂层在模拟体液中的演变

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【摘要】：生物涂层,特别是生物活性涂层,其在体内使用时受到体液、外力的双重作用,极易发生损伤、断裂,从而给人体带来巨大痛苦。但现有的研究文献对此方面的研究较少。故研究拟以硅灰石陶瓷涂层为对象,采用等离子喷涂技术,将硅灰石陶瓷沉积于钛合金基体表面,制备了硅灰石涂层。通过压痕引入应力场,并进行模拟体液(SBF)的浸泡,探究不同载荷、不同加载位置对涂层压痕形貌的影响,模拟体液作用下涂层压痕两侧的裂纹转变,并通过拉曼光谱和有限元方法对涂层的应力状态进行描述。实验结果表明：(1)平行喷涂方向上,在相同载荷作用下,靠近涂层表面的压痕两侧的裂纹长度较小；在模拟体液浸泡过程中,靠近涂层表面的压痕两侧的裂纹需要较少的时间即可达到均匀腐蚀。(2)垂直喷涂方向上,在相同载荷作用下,靠近试样中部的压痕尺寸更小,而在试样两侧的压痕尺寸较大。同时,靠近试样两侧的裂纹需要较长的时间达到均匀状态。(3)涂层压痕两侧的拉曼光谱检测表明了涂层在不同方向的应力状态变化。(4)采用有限元方法对涂层应力状态的描述可以很好地解释涂层在模拟体液中的行为。
【关键词】：等离子喷涂 硅灰石 模拟体液 涂层
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 生物涂层的研究现状及其应用9-12
• 1.2 等离子喷涂硅灰石涂层12-19
• 1.2.1 硅灰石12-15
• 1.2.2 等离子喷涂工作原理15-16
• 1.2.3 等离子喷涂参数对硅灰石涂层的影响16-19
• 1.3 化力学交互作用对生物涂层性能的影响19-21
• 1.3.1 溶液浸泡对涂层性能的影响19-20
• 1.3.2 应力状态对涂层性能的影响20
• 1.3.3 化力学耦合作用对生物涂层性能的影响20-21
• 1.4 本文的研究目的及内容21-22
• 1.4.1 研究目的21
• 1.4.2 研究内容21-22
• 第2章 试验设备与表征方法22-26
• 2.1 主要试验设备22-24
• 2.2 表征方法24-26
• 第3章 模拟体液浸泡对硅灰石涂层组织和性能的影响26-39
• 3.1 引言26
• 3.2 试样制备26-31
• 3.2.1 实验材料26-27
• 3.2.2 试样的制备27-29
• 3.2.3 压痕处理29-30
• 3.2.4 模拟体液浸泡试验30-31
• 3.3 喷涂态涂层中的压痕形貌31-35
• 3.3.1 载荷大小对压痕形貌的影响31-33
• 3.3.2 垂直喷涂方向不同位置处施加载荷的对压痕形貌的影响33-34
• 3.3.3 平行喷涂方向不同位置处施加的载荷对压痕形貌的影响34-35
• 3.4 模拟体液浸泡对压痕形貌的影响35-37
• 3.4.1 沿平行喷涂方向不同位置处施加的载荷对压痕形貌的影响36-37
• 3.4.2 沿垂直喷涂方向不同位置处施加的载荷对压痕形貌的影响37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 涂层的拉曼光谱测量39-44
• 4.1 引言39
• 4.2 涂层的拉曼光谱测定39-41
• 4.3 不同载荷下涂层的发光性能41-42
• 4.4 压痕位置对涂层发光性能的影响42-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第5章 涂层应力状态的有限元模拟44-50
• 5.1 引言44
• 5.2 几何模型及边界条件44-47
• 5.2.1 几何模型45
• 5.2.2 边界条件45-47
• 5.2.3 钛合金和硅灰石材料参数及本构模型47
• 5.3 涂层应力状态模拟结果及分析47-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第6章 总结与展望50-52
• 6.1 总结50
• 6.2 本章小结50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56

【参考文献】

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：1084700