【摘要】：等離子噴涂羥基磷灰石涂層在實際應用過程中存在著力學性能與生物學性能需求相互矛盾的問題,而通過涂層結(jié)構(gòu)的梯度設計可以有效地解決上述問題。本文首先設計了兩種不同結(jié)構(gòu)的涂層,通過控制顆粒的熔化狀態(tài)實現(xiàn)了目標涂層的制備,設計并制備了上層結(jié)構(gòu)疏松、下層結(jié)構(gòu)致密,且具有不同厚度比例的梯度涂層,并對其組織結(jié)構(gòu)及力學性能進行了比較。搭建了HA涂層疲勞性能測試平臺,著重測試了幾種HA梯度涂層的疲勞行為及其影響因素。首先通過調(diào)節(jié)噴涂工藝參數(shù)控制顆粒的熔化狀態(tài),制備出了目標結(jié)構(gòu)涂層。通過基體升溫的方式改善了涂層的組織與力學性能,其中疏松結(jié)構(gòu)涂層的孔隙率達到8.8%,且含有一定的非晶相,可作為表層涂層。而結(jié)構(gòu)致密涂層的結(jié)合強度達到30.62MPa,結(jié)晶度達到71.43%,顯微硬度達到320.79Hv,具備良好的綜合性能。采用上述兩種結(jié)構(gòu)的涂層制備了具有不同厚度比例的梯度涂層,并對其組織結(jié)構(gòu)及力學性能進行了分析測試。發(fā)現(xiàn)不論在何種厚度比例下均未測試出含有CaO相,說明上層涂層對下層涂層進行了全面的覆蓋。梯度涂層的結(jié)合強度隨結(jié)構(gòu)疏松涂層占比的升高而下降。搭建了HA涂層疲勞性能測試平臺,研究結(jié)果表明涂層自身的組織結(jié)構(gòu)及厚度對于涂層的疲勞性能產(chǎn)生了重要的影響。梯度涂層的疲勞性能隨著疏松結(jié)構(gòu)涂層占比的降低而提高。在總厚度為200μm的梯度涂層中,疏松/致密厚度比為1:3的羥基磷灰石梯度涂層結(jié)合強度達到36.23MPa,疲勞性能測試后裂紋密度僅上升2.81%,具備良好的綜合性能。
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4

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