具有良好的生物相容性和可降解性的鎂合金是具有極大發(fā)展?jié)摿Φ墓侵踩氩牧稀５擎V合金的力學性能不足和腐蝕過快是目前臨床應用的難題。因此需要對鎂合金進行加工及表面改性,以提高鎂合金的力學性能和降解可控性能。攪拌摩擦加工技術(shù)（Friction stir processing,FSP）能夠使鎂合金晶粒細化,第二相分布均勻。羥基磷灰石(HA,Ca₁₀（PO₄）₆（OH）₂)和貝塔型磷酸三鈣（β-TCP,Ca₃（PO₄）₂）作為骨骼的重要組成成分,具有良好的生物相容性和骨誘導性。因此,本文采用攪拌摩擦加工制備Mg基/HA復合材料和Mg基/β-TCP復合材料,既能提高鎂合金的力學性能又能發(fā)揮HA和β-TCP的骨誘導性。在Mg/HA攪拌層或Mg/β-TCP攪拌層上再進行雙脈沖電沉積制備可降解HA涂層,獲得鎂基功能梯度材料,實現(xiàn)骨植入器械誘導骨修復的時序性。利用金相顯微鏡、掃描電鏡及能譜、X衍射儀、浸泡試驗、結(jié)合強度測試等實驗研究鎂基功能梯度材料的微觀組... 

【文章來源】：鄭州大學河南省211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 攪拌摩擦加工技術(shù)
        1.2.1 攪拌摩擦加工技術(shù)的原理
        1.2.2 攪拌摩擦加工技術(shù)的影響因素
    1.3 攪拌摩擦加工技術(shù)制備金屬基復合材料的研究現(xiàn)狀
    1.4 生物功能梯度材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 生物功能梯度材料的概念及分類
        1.4.2 生物功能梯度材料的制備方法
    1.5 本論文的研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.5.1 研究意義和研究內(nèi)容
        1.5.2 技術(shù)路線
2 實驗材料及分析方法
    2.1 生物功能梯度材料制備
        2.1.1 試樣預處理
        2.1.2 HA及β-TCP的預置工藝設(shè)計
        2.1.3 攪拌摩擦加工工藝參數(shù)的選取
        2.1.4 表面電沉積涂層制備
    2.2 微觀組織結(jié)構(gòu)與組成分析
        2.2.1 金相組織分析
        2.2.2 掃描電鏡微觀形貌和能譜分析
        2.2.3 聚焦離子束掃描電鏡微觀形貌
        2.2.4 X射線衍射分析
        2.2.5 傅立葉變換紅外光譜分析
    2.3 性能分析
        2.3.1 顯微硬度
        2.3.2 電化學測試
        2.3.3 涂層結(jié)合強度測試
        2.3.4 失重分析
        2.3.5 腐蝕形貌分析
3 Mg基生物功能梯度材料攪拌層的加工及組織性能表征
    3.1 攪拌摩擦加工Mg-Zn-Y-Nd合金的工藝參數(shù)
    3.2 攪拌層的制備及組織分析
        3.2.1 鎂合金的均勻化處理
        3.2.2 攪拌頭的給進速度對顯微組織影響
        3.2.3 添加HA后攪拌摩擦加工道次對顯微組織的影響
        3.2.4 添加β-TCP后顯微組織及分布
    3.3 Mg/HA攪拌層的性能分析
        3.3.1 給進速度對加工區(qū)顯微硬度的影響
        3.3.2 添加HA后攪拌摩擦加工道次對顯微硬度的影響
        3.3.3 電化學腐蝕性
        3.3.4 失重分析
        3.3.5 浸泡腐蝕形貌的對比分析
        3.3.6 多道攪拌摩擦加工Mg基/HA在模擬體液中腐蝕機理分析
    3.4 Mg/β-TCP攪拌層的性能分析
        3.4.1 添加β-TCP后對顯微硬度的影響
        3.4.2 電化學腐蝕性
        3.4.3 失重分析
        3.4.4 浸泡腐蝕形貌和腐蝕機理的分析
4 Mg基生物功能梯度材料表面HA涂層的電化學沉積
    4.1 Mg/HA攪拌層對涂層前期生長形貌的影響
        4.1.1 電流密度對涂層前期生長形貌的影響
        4.1.2 不含HA和β-TCP攪拌層電沉積涂層前期生長形貌變化
        4.1.3 Mg/HA攪拌層涂層前期生長形貌變化
    4.2 Mg/β-TCP攪拌層對涂層前期生長形貌的影響
    4.3 電沉積工藝的選擇
        4.3.1 電流密度對涂層形貌的影響
        4.3.2 電沉積時間對涂層厚度的影響
5 Mg基生物功能梯度材料組織及性能分析
    5.1 涂層結(jié)構(gòu)和物相分析
        5.1.1 涂層形貌分析
        5.1.2 涂層物相組成分析
        5.1.3 涂層官能團分析
    5.2 Mg基/HA生物功能梯度材料腐蝕性能測試
        5.2.1 電化學腐蝕性能
        5.2.2 失重分析
        5.2.3 Mg基/HA生物功能梯度材料腐蝕形貌分析
        5.2.4 Mg基/HA生物功能梯度材料在模擬體液中腐蝕機理分析
    5.3 Mg基/β-TCP生物功能梯度材料腐蝕性能測試
        5.3.1 電化學腐蝕性
        5.3.2 失重分析
        5.3.3 Mg基/β-TCP生物功能梯度材料腐蝕形貌分析
    5.4 涂層結(jié)合強度
6 結(jié)論
參考文獻
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]電化學沉積生物功能涂層的研究進展[J]. 翁文劍,莊均珺,林素雅,董靈慶,程逵.  硅酸鹽學報. 2017(11)
[2]攪拌摩擦焊清潔制造工藝過程中的缺陷分析（英文）[J]. Noor Zaman KHAN,Zahid A.KHAN,Arshad Noor SIDDIQUEE,Abdulrahman M.AL-AHMARI,Mustufa H.ABIDI.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(07)
[3]攪拌摩擦加工細晶AZ91鎂合金的加工特性（英文）[J]. G.V.V.SURYA KIRAN,K.HARI KRISHNA,Sk.SAMEER,M.BHARGAVI,B.SANTOSH KUMAR,G.MOHANA RAO,Y.NAIDUBABU,RAVIKUMAR DUMPALA,B.RATNA SUNIL.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(04)
[4]生物醫(yī)用金屬材料的研究應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 張永濤,劉漢源,王昌,程軍,石瑾,王嵐,于振濤.  熱加工工藝. 2017(04)
[5]Wear response of metastable b-type Ti–25Nb–2Mo–4Sn alloy for biomedical applications[J]. Shun Guo,Qi Zheng,Xiu-Li Hou,Xiao-Nong Cheng,Xin-Qing Zhao.  Rare Metals. 2015(08)
[6]功能梯度生物材料在生物醫(yī)學工程中的研究進展[J]. 鄭東,宮赫,王麗珍,張西正.  生物醫(yī)學工程與臨床. 2014(02)
[7]攪拌摩擦加工工藝及其對性能的影響研究[J]. 畢鳳琴,李會星,韓嘉平,趙紅梅,王勇.  材料導報. 2014(01)
[8]Metallic Functionally Graded Materials:A Specific Class of Advanced Composites[J]. Jerzy J.Sobczak,Ludmil Drenchev.  Journal of Materials Science & Technology. 2013(04)
[9]梯度功能材料制備技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J]. 張堅,張官兵,趙龍志,趙明娟.  熱加工工藝. 2013(04)
[10]功能梯度材料制備方法的研究現(xiàn)狀[J]. 張勇.  熱加工工藝. 2012(18)



本文編號：3645756