本文采用放電等離子燒結（SPS）方法制備了HAP陶瓷、HAP/CNTs復相陶瓷、xCNTs-HAP/yCNTs-HAP層狀復合陶瓷以及HAP/45S5生物玻璃層狀復合陶瓷。系統(tǒng)研究了燒結工藝及CNTs含量對HAP陶瓷及HAP/CNTs復相陶瓷的顯微組織結構、物相變化及力學性能的影響規(guī)律,并在此基礎上創(chuàng)造性地提出了不同CNTs含量的HAP/CNTs層狀復合陶瓷的制備思路,配合正交實驗探討了影響xCNTs-HAP/yCNTs-HAP層狀復合陶瓷力學性能的各因素的顯著性,分析計算出最佳組合方案并進行了驗證。為了在提高HAP力學性能的同時兼顧改善其生物降解性能,提出了HAP/45S5生物玻璃層狀復合陶瓷的制備思路并在不同溫度下進行了燒結,對燒結體的顯微結構、物理性能和力學性能進行了研究,探討了這一制備思路的工藝可行性及應用前景。研究發(fā)現,燒結溫度達到950℃時,HAP陶瓷中出現HAP晶粒由球形長大成柱狀。1000℃燒結時,HAP開始出現部分的分解。燒結溫度在900℃時燒結體的各項性能最優(yōu)。采用SPS技術成功制備致密的HAP/CNTs復相陶瓷。探討了CNTs含量和燒結溫度對燒結體性能的影響。研究... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：130 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻綜述
    2.1 碳納米管
        2.1.1 碳納米管概述
        2.1.2 碳納米管的分類
        2.1.3 碳納米管的制備
        2.1.4 碳納米管的性能
        2.1.5 碳納米管強化復合材料的研究
    2.2 羥基磷灰石(HAP)研究現狀
        2.2.1 羥基磷灰石簡介
        2.2.2 HAP的晶體結構和性質
        2.2.3 HAP活性生物材料的缺點
        2.2.4 HAP粉體的制備
        2.2.5 HAP生物陶瓷制備與研究
        2.2.6 HAP國內外應用現狀
    2.3 放電等離子體燒結技術(SPS)
        2.3.1 SPS技術的工藝特點
        2.3.2 SPS的燒結機理
        2.3.3 SPS技術在新材料研究中的應用
    2.4 層狀陶瓷材料的研究現狀
        2.4.1 層狀陶瓷材料的制備方法
        2.4.2 層狀結構陶瓷復合材料的增韌現象及機理
    2.5 選題意義
3 材料制備與研究方法
    3.1 實驗用原材料
    3.2 實驗設計
        3.2.1 CNTs的純化與共價鍵改性
        3.2.2 SPS燒結工藝的制定
    3.3 試驗設備
    3.4 性能測試方法
        3.4.1 致密度
        3.4.2 維氏硬度
        3.4.3 彎曲強度
        3.4.4 斷裂韌性
        3.4.5 斷裂功
        3.4.6 XRD分析
        3.4.7 形態(tài)與微觀結構觀察
    3.5 燒結溫度對HAP陶瓷的組織與性能的影響
        3.5.1 燒結溫度對HAP陶瓷顯微結構的影響
        3.5.2 燒結溫度對HAP陶瓷物理性能的影響
        3.5.3 燒結溫度對HAP陶瓷力學性能的影響
    3.6 本章小結
4 碳納米管增強HAP陶瓷組織與性能的影響
    4.1 成分設計及燒結工藝
    4.2 碳納米管含量對HAP/CNTs陶瓷組織與性能的影響
        4.2.1 HAP/CNTs陶瓷SPS燒結致密化過程的分析
        4.2.2 CNTs含量對HAP/CNTs陶瓷物理性能的影響
        4.2.3 CNTs含量對HAP/CNTs陶瓷力學性能的影響
        4.2.4 CNTs含量對HAP陶瓷顯微結構的影響
    4.3 本章小結
5 層狀復合HAP陶瓷材料的研究
    5.1 層狀復合HAP陶瓷材料的制備
    5.2 層狀復合HAP陶瓷材料的性能
        5.2.1 物理性能
        5.2.2 力學性能
        5.2.3 顯微結構
    5.3 層狀復合HAP陶瓷材料的影響因素分析
        5.3.1 正交實驗中三因素對致密度的影響
        5.3.2 正交試驗中三因素對硬度的影響
        5.3.3 正交試驗中三因素對抗彎強度的影響
        5.3.4 正交試驗中三因素對斷裂功的影響
    5.4 本章小結
6 HAP/45S5生物玻璃層狀復合材料的研究
    6.1 層狀復合HAP/45S5生物玻璃陶瓷材料的制備
        6.1.1 實驗用材料
        6.1.2 燒結工藝的制定
    6.2 層狀復合HAP/45S5生物玻璃陶瓷材料的微觀組織與性能
        6.2.1 顯微結構
        6.2.2 層狀結構對性能的影響
    6.3 本章小結
7 結論
參考文獻
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數據集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金的放電等離子燒結工藝數值模擬與實驗研究[J]. 賈建波,劉文超,劉海亮,鹿超,徐巖,楊越,駱俊廷.  中國機械工程. 2018(19)
[2]納米羥基磷灰石及其復合材料的研究進展[J]. 張丞,張麗萍,郭倩楠,劉鵬,李軼杰.  世界最新醫(yī)學信息文摘. 2018(68)
[3]殼聚糖/胡須/磷酸鈣骨水泥復合生物材料的力學性能及對誘導多能干細胞成骨潛能的影響[J]. 康明,黃杰華,張理選,王新光,郭漢明,何瑞軒.  中國修復重建外科雜志. 2018(07)
[4]SPS燒結原位制備Al2O3-TiC增強Cu基復合材料的組織與性能[J]. 許海,李釗,王俊峰,陳金水,肖翔鵬.  材料熱處理學報. 2018(05)
[5]乙醇裂解制備碳納米管及其生長機理研究[J]. 刁金香,王惠.  硅酸鹽通報. 2018(01)
[6]半導體型與金屬型單壁碳納米管的“原位”選擇性制備及其研究進展[J]. 羅成志,李芳瑩,潘春旭.  稀有金屬材料與工程. 2017(12)
[7]CNTs對B4C-Si粉體放電等離子燒結致密化行為和力學性能的影響[J]. 魏紅康,謝志鵬,汪長安,趙林,歐陽瑞豐,鄧翔宇.  陶瓷學報. 2017(05)
[8]納米羥基磷灰石對卵巢癌細胞株的抑制作用研究[J]. 韓麗麗,張慧慧,馬慧芳,付莉.  新醫(yī)學. 2017(11)
[9]羥基磷灰石的合成及應用研究進展[J]. 程宏飛,孫義高,安帥,喬軍杰.  人工晶體學報. 2017(09)
[10]仿貝殼珍珠母層狀復合材料的制備及應用[J]. 趙赫威,郭林.  科學通報. 2017(06)



本文編號：3167752