本文關(guān)鍵詞：放電等離子燒結(jié)制備羥基磷灰石和TC4復(fù)合材料性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人們對于植入材料的要求越來越高,TC4合金逐漸受到重視。但是,TC4合金和人體硬組織的彈性模量不匹配且其耐磨性能較差,限制了其發(fā)展。羥基磷灰石是人和動物骨組織的主要無機(jī)組成部分,具有優(yōu)異的生物相容性。但是羥基磷灰石較差的力學(xué)性能讓其應(yīng)用范圍大大縮小。本文主要結(jié)合兩種材料的優(yōu)異性能,通過機(jī)械合金化使羥基磷灰石均勻包覆在TC4表面對其進(jìn)行表面改性,同時改變燒結(jié)溫度和羥基磷灰石的含量,嘗試制備出低彈性模量和耐磨性較好的TC4/HA復(fù)合材料。本文主要制備了兩種成分組成的復(fù)合材料:TC4+5%HA和TC4+10%HA。機(jī)械合金化的包覆情況表明,在球磨4個小時后羥基磷灰石的包覆情況最好,兩種粉體的尺寸沒有明顯變化,球磨過程中沒有發(fā)生任何反應(yīng)。燒結(jié)溫度為600℃-450℃時,所制備的TC4/HA復(fù)合材料燒結(jié)程度良好。燒結(jié)過程中沒有出現(xiàn)新相,即沒有發(fā)生任何反應(yīng)。經(jīng)過真空度曲線的檢測得出的結(jié)果和XRD相分析的結(jié)果一樣,都證明了羥基磷灰石在燒結(jié)過程中沒有發(fā)生反應(yīng),且收縮率曲線也表明了羥基磷灰石和燒結(jié)溫度對復(fù)合材料的致密度有很大影響。對TC4/HA復(fù)合材料的力學(xué)性能檢測可知,TC4/HA復(fù)合材料的顯微硬度相差不大,說明羥基磷灰石分布比較均勻達(dá)到預(yù)期結(jié)果。隨著TC4/HA復(fù)合材料致密度降低其壓縮強(qiáng)度和彈性模量也相應(yīng)減小。TC4/HA復(fù)合材料的最低壓縮強(qiáng)度和最低彈性模量分別為192.26MPa、8.718GPa。TC4/HA復(fù)合材料的壓縮曲線沒有屈服階段,在壓縮過程中直接脆性斷裂。對TC4/HA復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)檢測可知,TC4/HA復(fù)合材料的擊穿電壓大于植入材料所要求的500mV,保證了其植入的安全性,通過塔菲爾和交流阻抗分析可知TC4/HA復(fù)合材料的最低自腐蝕電位和極化電阻值,分別為-1.1062V、1.150×103ohm。同時模擬出復(fù)合材料的等效電路圖是R(RC)型。通過對TC4/HA復(fù)合材料的磨損形貌分析可知其磨損機(jī)理是磨粒磨損和氧化磨損兩種方式。通過摩擦系數(shù)和磨損體積的檢查可知,TC4+10%HA燒結(jié)溫度為600℃時復(fù)合材料的摩擦系數(shù)最小為0.1254,此時的磨損體積也是最小的為60.422mm3,因此其耐磨性能最好。
【關(guān)鍵詞】：TC4 HA 復(fù)合材料 燒結(jié)
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB333;R318.08
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-22
• 1.1 生物醫(yī)用材料的概念8
• 1.2 人體硬組織8-11
• 1.2.1 人體骨骼9
• 1.2.2 牙釉質(zhì)9
• 1.2.3 人體硬組織的力學(xué)性能9-11
• 1.3 生物醫(yī)用材料11-14
• 1.3.1 金屬生物醫(yī)用材料11-12
• 1.3.2 生物醫(yī)用陶瓷材料12
• 1.3.3 生物醫(yī)用高分子材料12-13
• 1.3.4 生物醫(yī)用復(fù)合材料13-14
• 1.4 Ti/HA生物復(fù)合材料的制備方法14-18
• 1.4.1 等離子體技術(shù)14
• 1.4.2 磁控濺射14
• 1.4.3 離子注入與沉積14-15
• 1.4.4 溶膠-凝膠15
• 1.4.5 電泳沉積15-16
• 1.4.6 粉末冶金16
• 1.4.7 微弧氧化16-17
• 1.4.8 涂覆-燒結(jié)法17
• 1.4.9 生物礦化法17-18
• 1.5 粉體表面改性18-19
• 1.5.1 化學(xué)包覆18
• 1.5.2 物理涂覆18
• 1.5.3 機(jī)械力化學(xué)18-19
• 1.6 現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)19-20
• 1.6.1 機(jī)械合金化19
• 1.6.2 放電等離子燒結(jié)19-20
• 1.7 生物醫(yī)用材料的發(fā)展趨勢20
• 1.8 本課題的研究內(nèi)容20-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法22-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)用原材料22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法22-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)流程22-23
• 2.2.2 高能球磨機(jī)23
• 2.2.3 放電等離子燒結(jié)機(jī)23
• 2.3 測試方法23-25
• 2.3.1 密度的測試23
• 2.3.2 顯微組織及相分析23
• 2.3.3 維氏硬度23-24
• 2.3.4 壓縮強(qiáng)度24
• 2.3.5 電化學(xué)檢測24
• 2.3.6 摩擦磨損24-25
• 第三章 TC4/HA復(fù)合材料的制備25-34
• 3.1 復(fù)合材料成分設(shè)計(jì)25
• 3.2 機(jī)械合金化25-27
• 3.2.1 球磨形貌25-26
• 3.2.2 球磨后粉體的相組成26-27
• 3.3 放電等離子燒結(jié)27-33
• 3.3.1 燒結(jié)參數(shù)27-28
• 3.3.2 燒結(jié)曲線28-29
• 3.3.3 燒結(jié)結(jié)果29-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 TC4/HA復(fù)合材料的性能34-49
• 4.1 TC4/HA復(fù)合材料顯微硬度34-35
• 4.2 TC4/HA復(fù)合材料的密度35
• 4.3 TC4/HA復(fù)合材料壓縮性能35-37
• 4.4 TC4/HA復(fù)合材料的電化學(xué)性能37-42
• 4.5 TC4/HA復(fù)合材料的磨損性能42-47
• 4.6 本章小結(jié)47-49
• 結(jié)論49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻(xiàn)51-57
• 作者簡介57
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果57

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