钛合金表面激光熔覆制备低硅生物陶瓷涂层

发布时间：2021-02-20 03:24

　　羟基磷灰石（HA）因具有优异的生物相容性而被广泛运用于硬组织替代材料领域,但也存在着植入人体后与骨组织反应缓慢的缺陷。硅是人体内的一种重要微量元素,不仅可以促进胶原合成还能协同钙加快骨组织的早期钙化,影响骨骼的质量。在HA涂层中添加一定量的SiO₂,将会提高涂层的生物相容性,使其更加符合人体对硬组织替代材料要求。针对涂层可能因较高含量的硅而降低其在人体内的生物活性的问题,本文采用激光熔覆的方法,在TC4钛合金基体上通过优化工艺参数制备出了低硅量生物陶瓷涂层。并研究了SiO₂的添加量对涂层组织成分、力学性能、耐腐蚀性能和生物活性的影响。首先经过大量的探索实验,根据XRD与EDS对样品的物相成分和组织形貌的分析,初步优化的典型工艺参数为:激光功率P=0.8kW、扫描速度V=14 mm/s,光斑直径为2.5 mm,氩气流速为10 L/min。在对熔覆层的组织成分、力学性能和化学性能进行研究后发现:涂层中上部组织为纤维状和树枝状组织,部分区域连接成网状;涂层中下部主要由胞状晶、胞状树枝晶和少量的网状组织构成。涂层主要由CaO、TiO₂

【文章来源】：南华大学湖南省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 生物陶瓷的研究现状
        1.2.2 含硅生物陶瓷的研究现状
        1.2.3 激光熔覆制备含硅生物陶瓷涂层的研究现状
    1.3 课题主要研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验方法
        2.2.1 预置涂层的制备
        2.2.2 激光熔覆实验
        2.2.3 熔覆层表面形貌分析
        2.2.4 熔覆层微观组织和物相分析
        2.2.5 熔覆层的显微硬度测试
        2.2.6 熔覆层的电化学测试
        2.2.7 熔覆层的生物活性分析
第3章 低硅生物陶瓷涂层的制备及组织性能研究
    3.1 含硅生物陶瓷涂层的制备
        3.1.1 含硅生物陶瓷涂层成分配比的确定
        3.1.2 低硅量生物陶瓷涂层的预置
    3.2 激光工艺参数对涂层显微组织与力学性能的影响
        3.2.1 激光工艺参数对涂层宏观形貌的影响
        3.2.2 激光工艺参数对涂层微观组织的影响
        3.2.3 激光工艺参数对涂层物相成分的影响
        3.2.4 激光工艺参数对涂层显微硬度的影响
2含量对涂层的影响">    3.3 SiO₂含量对涂层的影响
2含量对涂层显微组织与力学性能的影响">        3.3.1 SiO₂含量对涂层显微组织与力学性能的影响
2含量对涂层物相成分的影响">        3.3.2 SiO₂含量对涂层物相成分的影响
2含量对涂层显微硬度的影响">        3.3.3 SiO₂含量对涂层显微硬度的影响
2含量对涂层耐腐蚀性能的影响">        3.3.4 SiO₂含量对涂层耐腐蚀性能的影响
2含量对涂层生物活性的影响">        3.3.5 SiO₂含量对涂层生物活性的影响
    3.4 本章小结
第4章 激光工艺参数对过渡涂层的影响
    4.1 引言
    4.2 不同激光工艺参数对熔覆层宏观形貌影响
    4.3 不同激光工艺参数对熔覆层微观组织的影响
    4.4 熔覆层的XRD结果分析
    4.5 生物陶瓷涂层的显微硬度
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 主要创新成果
    5.3 研究工作展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印生物陶瓷用于骨、软骨修复研究获系列进展[J]. 新型.  化工新型材料. 2017(08)
[2]生物陶瓷在骨组织工程中的应用进展[J]. 卢陈佩,王旭东,沈国芳.  中国组织工程研究. 2017(22)
[3]多孔羟基磷灰石生物陶瓷的制备及研究进展[J]. 张峻峰,蒋明慧,张顺锋,汪涛.  中国陶瓷. 2017(03)
[4]微量硅掺杂改性羟基磷灰石的制备及对成骨细胞功能活性的影响[J]. 高建勇,王铭,田刚,王少海,汪大林.  第二军医大学学报. 2016(04)
[5]再生医学生物材料[J]. 王征科,毛峥伟,马列,胡巧玲,高长有.  国际学术动态. 2016(01)
[6]生物医用材料前沿领域研究现状及发展[J]. 李军男.  新材料产业. 2016(02)
[7]3D打印PLA-HA复合材料构建组织工程骨的实验研究[J]. 张海峰,杜子婧,毛曦媛,赵丹阳,杜朝,姜闻博,韩冬.  国际骨科学杂志. 2016(01)
[8]生物再生材料迎来产业快速发展期[J]. 杨军忠,刘卅.  中国医疗器械信息. 2015(11)
[9]Ti6Al4V表面激光熔覆生物陶瓷复合涂层研究[J]. 李福泉,王树立,陈彦宾,邹帅.  中国激光. 2015(06)
[10]稀土氧化物对激光熔覆生物陶瓷涂层在模拟体液中组织形貌与降解性能的影响[J]. 蒋海兵,刘其斌,张玲琰,朱益志.  稀有金属. 2016(06)

博士论文
[1]钛合金表面激光硼碳氮合金化层的组织结构与耐磨性能研究[D]. 田永生.山东大学 2006

硕士论文
[1]Ti-6Al-4V合金表面激光熔覆生物活性复合涂层的研究[D]. 王树立.哈尔滨工业大学 2014
[2]钛合金表面激光原位熔覆结合激光重熔制备Ti-B-C超硬耐磨复合涂层[D]. 林英华.南华大学 2012
[3]钛合金表面激光熔覆生物陶瓷涂层组织及性能的研究[D]. 胡淑慧.华中科技大学 2012
[4]生物医用钛基复合材料的研究[D]. 韩超.昆明理工大学 2012
[5]硅对羟基磷灰石（HA）生物陶瓷的作用[D]. 姜萍.西南交通大学 2006



本文编号：3042148