钛合金表面陶瓷/超高分子量聚乙烯复合涂层的制备及摩擦学研究
发布时间：2021-03-28 03:14
钛合金具有生物相容性好、弹性模量低的优点,却存在摩擦性能差、硬度低、润湿性不足等问题,这在很大程度上限制了其在生物医学领域的摩擦和磨损部件上的应用。因此,改善钛合金的摩擦学性能具有重要意义。本文从表面织构形貌、硬质陶瓷骨架和自润滑有机涂层等方面设计适用于钛合金的减摩耐磨涂层。采用激光表面织构化（LST）技术构建规则分布的微孔阵列,研究表面织构对磨粒的捕获以及润滑条件下产生的流体动压润滑效应。采用等离子电解氧化（PEO）技术制备硬质耐磨陶瓷骨架,研究并优化电解液配比和工艺参数,研究硬质陶瓷涂层对复合涂层整体的承载作用。采用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为表面自润滑有机涂层,研究超高分子量聚乙烯对LST/PEO/UHMWPE复合涂层耐磨性能的影响。采用石墨烯对超高分子量聚乙烯进行填充改性,研究石墨烯对LST/PEO/UHMWPE复合涂层的硬度、亲水性和摩擦学性能的影响。研究了钛合金表面复合涂层在干摩擦时和水润滑时的摩擦学性能,探讨了表面织构、硬直陶瓷骨架和自润滑有机涂层等对摩擦学性能的影响,分析了复合涂层的形成以及失效规律。通过场发射扫描电镜（FE-SEM）观察复合涂层的表面形貌和磨痕...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２沙浆磨损法测试下，超高分子量聚乙烯与其他材料的耐磨损性能比较Ｉ４７】??１．４．３．２耐冲击性??在所有常用的工程塑料中，超高分子量聚乙烯的耐冲击性能是最好的，这也是它和??
士学位论文?钛合金表面陶瓷／超高分子量聚乙烯复合涂层的制备及摩擦学性．５石墨烯??．５．１石墨煤概述??石墨烯［６７ｌ（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）是一种碳原子之间呈正六边形排列的片状体，构成上为单子，是一种严格意义上的二维材料，理论上来说可以在二维上无限的延伸。同时，烯是有史以来人类认识中最薄的材料，也是强度最好的材料。２００４年，ＡｎｄｒｅＧｅｉ用特殊的胶带从天然石墨中分离出单层的的石墨片层，即石墨烯，并在全世界范动了对石墨烯的研究。??如图１．３所示，石墨烯是富勒烯球、碳纳米管和石墨的最小单元单层石墨度为０．３５ｎｍ，是目前已知的厚度最小的材料［７Ｑ］；并且理论上的比表面积值在２０００上［７１］。石墨烯独特的结构使其具有优秀的的光学性能、电学性能、力学性能和摩能等等，石墨烯的吸光率低于３％，电阻率在ｌＯＱ／ｃｍ以下，断裂强度高达１３０ＧＰ氏模量为ｌ．ｌＴＰａ［７２］。??
图２．１本研究的技术路线??如图２．１所示为本研究的技术路线。首先，以常用的生物材料Ｔｉ６Ａ１４Ｖ为基材，利??用激光表面织构化技术，使用脉冲激光在钛合金表面构建规律的阵列微孔以形成织构结??构；然后，在织构化后的Ｔｉ６Ａ１４Ｖ表面进行等离子电解氧化处理，制备出多孔的陶瓷涂??层。然后，在氧化陶瓷涂层表面分别涂覆超高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯／石墨烯，??形成复合润滑涂层，分析其表面形貌以及进行生物摩擦学试验之后的形貌，研宄陶瓷涂??层与有机高分子涂层间的互相影响，研究石墨烯掺入超高分子量聚乙烯后对整个复合涂??层的影响；最后，在充分分析复合涂层的各方面影响来源之后，对复合涂层的润滑模型??进行优化，对制备过程中的各项参数进行修正，制备出参数修改过的复合涂层进行各项??实验，最终得出摩擦系数最低，生物相容性最好的复合涂层。??２．２实验原料??实验米用的试剂如表２．１所不：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光表面织构化对GCr15钢摩擦磨损性能的影响[J]. 胡天昌,丁奇,胡丽天. 摩擦学学报. 2011(05)
[2]圆柱形微凹坑表面织构对流体动压润滑性能的影响[J]. 于海武,王晓雷,孙造,袁思欢. 南京航空航天大学学报. 2010(02)
[3]固液润湿性对流体动压润滑薄膜的影响[J]. 杨淑燕,郭峰,马冲,王海峰. 摩擦学学报. 2010(02)
[4]钛合金表面TiO2图案化薄膜的溶胶凝胶法制备及其性能研究[J]. 刘颖,张文光. 医用生物力学. 2010(01)
[5]Study on Tribological Properties of Irradiated Crosslinking UHMWPE Nano-Composite[J]. Lei Xiong, Dang-sheng Xiong, Jia-bo JinDepartment of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, P. R. China. Journal of Bionic Engineering. 2009(01)
[6]纳米SiO2改性超高分子量聚乙烯纤维的制备及其结构性能研究[J]. 于俊荣,栾秀娜,胡祖明,刘兆峰. 高分子学报. 2005(05)
[7]阳极电压对钛合金微弧氧化膜性能的影响[J]. 郭宝刚,梁军,田军,刘惠文,周金芳,徐洮. 电镀与精饰. 2005(03)
[8]医用碳材料对骨组织的响应及其生物活化改性[J]. 熊信柏,李贺军,黄剑锋,李镇江,付业伟. 稀有金属材料与工程. 2005(04)
[9]钛合金表面加弧辉光离子无氢渗碳层的摩擦磨损性能研究[J]. 陈飞,周海,张跃飞,唐宾,潘俊德. 摩擦学学报. 2005(02)
[10]超高分子量聚乙烯的特性及其应用[J]. 化百南. 四川化工. 2004(01)
博士论文
[1]Ti6Al4V合金微弧氧化涂层的形成机制与摩擦学行为[D]. 王亚明.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]石墨烯薄膜的化学气相沉积法制备及应用研究[D]. 李良.西南科技大学 2015
本文编号：3104773
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２沙浆磨损法测试下，超高分子量聚乙烯与其他材料的耐磨损性能比较Ｉ４７】??１．４．３．２耐冲击性??在所有常用的工程塑料中，超高分子量聚乙烯的耐冲击性能是最好的，这也是它和??
士学位论文?钛合金表面陶瓷／超高分子量聚乙烯复合涂层的制备及摩擦学性．５石墨烯??．５．１石墨煤概述??石墨烯［６７ｌ（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）是一种碳原子之间呈正六边形排列的片状体，构成上为单子，是一种严格意义上的二维材料，理论上来说可以在二维上无限的延伸。同时，烯是有史以来人类认识中最薄的材料，也是强度最好的材料。２００４年，ＡｎｄｒｅＧｅｉ用特殊的胶带从天然石墨中分离出单层的的石墨片层，即石墨烯，并在全世界范动了对石墨烯的研究。??如图１．３所示，石墨烯是富勒烯球、碳纳米管和石墨的最小单元单层石墨度为０．３５ｎｍ，是目前已知的厚度最小的材料［７Ｑ］；并且理论上的比表面积值在２０００上［７１］。石墨烯独特的结构使其具有优秀的的光学性能、电学性能、力学性能和摩能等等，石墨烯的吸光率低于３％，电阻率在ｌＯＱ／ｃｍ以下，断裂强度高达１３０ＧＰ氏模量为ｌ．ｌＴＰａ［７２］。??
图２．１本研究的技术路线??如图２．１所示为本研究的技术路线。首先，以常用的生物材料Ｔｉ６Ａ１４Ｖ为基材，利??用激光表面织构化技术，使用脉冲激光在钛合金表面构建规律的阵列微孔以形成织构结??构；然后，在织构化后的Ｔｉ６Ａ１４Ｖ表面进行等离子电解氧化处理，制备出多孔的陶瓷涂??层。然后，在氧化陶瓷涂层表面分别涂覆超高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯／石墨烯，??形成复合润滑涂层，分析其表面形貌以及进行生物摩擦学试验之后的形貌，研宄陶瓷涂??层与有机高分子涂层间的互相影响，研究石墨烯掺入超高分子量聚乙烯后对整个复合涂??层的影响；最后，在充分分析复合涂层的各方面影响来源之后，对复合涂层的润滑模型??进行优化，对制备过程中的各项参数进行修正，制备出参数修改过的复合涂层进行各项??实验，最终得出摩擦系数最低，生物相容性最好的复合涂层。??２．２实验原料??实验米用的试剂如表２．１所不：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光表面织构化对GCr15钢摩擦磨损性能的影响[J]. 胡天昌,丁奇,胡丽天. 摩擦学学报. 2011(05)
[2]圆柱形微凹坑表面织构对流体动压润滑性能的影响[J]. 于海武,王晓雷,孙造,袁思欢. 南京航空航天大学学报. 2010(02)
[3]固液润湿性对流体动压润滑薄膜的影响[J]. 杨淑燕,郭峰,马冲,王海峰. 摩擦学学报. 2010(02)
[4]钛合金表面TiO2图案化薄膜的溶胶凝胶法制备及其性能研究[J]. 刘颖,张文光. 医用生物力学. 2010(01)
[5]Study on Tribological Properties of Irradiated Crosslinking UHMWPE Nano-Composite[J]. Lei Xiong, Dang-sheng Xiong, Jia-bo JinDepartment of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, P. R. China. Journal of Bionic Engineering. 2009(01)
[6]纳米SiO2改性超高分子量聚乙烯纤维的制备及其结构性能研究[J]. 于俊荣,栾秀娜,胡祖明,刘兆峰. 高分子学报. 2005(05)
[7]阳极电压对钛合金微弧氧化膜性能的影响[J]. 郭宝刚,梁军,田军,刘惠文,周金芳,徐洮. 电镀与精饰. 2005(03)
[8]医用碳材料对骨组织的响应及其生物活化改性[J]. 熊信柏,李贺军,黄剑锋,李镇江,付业伟. 稀有金属材料与工程. 2005(04)
[9]钛合金表面加弧辉光离子无氢渗碳层的摩擦磨损性能研究[J]. 陈飞,周海,张跃飞,唐宾,潘俊德. 摩擦学学报. 2005(02)
[10]超高分子量聚乙烯的特性及其应用[J]. 化百南. 四川化工. 2004(01)
博士论文
[1]Ti6Al4V合金微弧氧化涂层的形成机制与摩擦学行为[D]. 王亚明.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]石墨烯薄膜的化学气相沉积法制备及应用研究[D]. 李良.西南科技大学 2015
本文编号：3104773
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3104773.html
教材专著
