织构化HA/ZrO 2 生物陶瓷涂层摩擦磨损性能研究

发布时间：2023-03-28 21:39

　　磨损是人工关节失效的主要原因之一。人工关节植入人体后,每年将产生500万颗左右的颗粒,直接影响人工关节的使用寿命。羟基磷灰石(HA)及其复合生物陶瓷涂层具有良好的生物活性和生物相容性,是人工植入体的理想材料。然而,涂层具有脆性大、强度低、耐磨性较差等缺陷,较难达到人体承重部位所需的力学要求,限制其在人体承重部位的应用。因此,改善生物陶瓷涂层材料性能,增加其耐磨性和机械强度,延长使用寿命,是人体关节植入材料今后发展的一个重要方向。近几年,表面织构作为一种能够有效改善表面摩擦学性能的技术手段,并被广泛应用于表面油膜动压润滑及干摩擦研究中。本文利用等离子喷涂技术及飞秒激光加工打孔技术,在氧化锆陶瓷增强HA复合涂层表面制备直径不同,面覆率不同的圆凹坑形织构,利用扫描电子显微镜(SEM)和超景深三维轮廓仪表征织构表面和截面的形貌,利用显微硬度仪测量涂层显微硬度;利用UMT-3磨损试验机在模拟人体环境,在牛血清润滑条件下分别研究不同直径和面覆率的织构涂层与磨损系数和磨损量之间的对应关系,得到最佳圆凹坑直径及面覆率的织构。通过观察不同载荷及往复速度下最佳织构涂层磨损后的织构形貌,研究织构涂层在牛血清...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题的研究背景及意义
    1.2 表面织构的研究综述
        1.2.1 表面织构国外研究现状
        1.2.2 表面织构国内研究现状
        1.2.3 表面织构的加工工艺
        1.2.4 表面织构在人工关节方面的研究
    1.3 本文研究目的及内容
第2章 织构涂层的制备及性能测试方法
    2.1 试验方案和方法
    2.2 试验材料的准备
        2.2.1 基底材料的准备
        2.2.2 涂层材料准备
    2.3 复合织构涂层及表面织构的制备
        2.3.1 氧化锆增强HA复合涂层的制备
        2.3.2 生物陶瓷涂层表面织构的参数设计及制备
    2.4 织构涂层形貌表征及硬度测试
    2.5 摩擦磨损试验
        2.5.1 摩擦试验设备
        2.5.2 摩擦磨损实验夹具及材料准备
        2.5.3 磨损试验流程
    2.6 本章小结
第3章 涂层性能表征研究
    3.1 织构涂层形貌分析
        3.1.1 涂层表面形貌
        3.1.2 涂层截面微观形貌分析
    3.2 涂层硬度测试
    3.3 本章小结
第4章 织构化涂层摩擦磨损性能分析
    4.1 摩擦磨损实验设计
    4.2 织构设计参数变化对涂层摩擦学性能影响
        4.2.1 圆凹坑直径对涂层摩擦性能影响
        4.2.2 织构面覆率变化对涂层摩擦性能影响
        4.2.3 织构参数变化对涂层磨损深度的影响
    4.3 不同载荷作用下的织构涂层磨损机理
        4.3.1 载荷对织构涂层摩擦系数及磨损量影响
        4.3.2 载荷对织构涂层磨损机理影响
    4.4 速度变化对织构涂层摩擦磨损性能影响
        4.4.1 速度对织构涂层摩擦系数及磨损程度影响
        4.4.2 速度对织构涂层磨损机理影响
    4.5 织构减磨机理分析
        4.5.1 标准Stribeck曲线
        4.5.2 试验结果分析
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果



本文编号：3773341