Ti6Al4V鈦合金在生物相容性、耐腐蝕和力學(xué)性能等方面具有良好的綜合性能,是當(dāng)今醫(yī)用植入體的首選材料。但是,體液環(huán)境的腐蝕性使長(zhǎng)期服役的Ti6Al4V植入材料釋放有毒的Al³⁺、V²⁺等金屬離子,引發(fā)宿主產(chǎn)生不良反應(yīng),導(dǎo)致植入體失效;另外,Ti6Al4V本身不具備抗菌功能,細(xì)菌感染率高,對(duì)人體健康構(gòu)成極大威脅。本文基于Ti6Al4V臨床應(yīng)用中存在的問題,采用磁控濺射技術(shù)在其表面制備多功能醫(yī)用涂層,圍繞涂層的成分設(shè)計(jì)、制備與表征、結(jié)合強(qiáng)度、電化學(xué)腐蝕和抗菌等方面開展系統(tǒng)地研究。基于功能梯度材料理論,提出了新型多功能醫(yī)用復(fù)合涂層的設(shè)計(jì)理念。該涂層由5層薄膜組成,第1至第5層依次為Ti、TiO₂、Ta_xO_y-TiO₂,Ta_xO_y和ZnO-Ta_xO_y。其中第1至第3層為中間層,其作用是提高涂層統(tǒng)的結(jié)合強(qiáng)度,第4層Ta_xO_y薄膜起抗腐... 

【文章來源】：湖南工業(yè)大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

人體結(jié)構(gòu)中的植入體

有觀察到細(xì)菌菌落；另外，ZnHAp1 涂層表面的表皮葡萄球菌細(xì)菌數(shù)量較 HAp涂層低 4 倍，而 ZnHAp2 和 ZnHAp3 涂層表面的細(xì)菌數(shù)量則低 10 倍。1.3.4 Ti6Al4V 表面功能梯度涂層的研究現(xiàn)狀功能梯度材料(Functionally Gradient Materials，F(xiàn)GM)是指沿著某一方向其物理、化學(xué)、生物、力學(xué)等單一或復(fù)合性能發(fā)生連續(xù)變化，以適應(yīng)不同環(huán)境，實(shí)現(xiàn)某種特殊功能的先進(jìn)材料。與均質(zhì)材料相比，F(xiàn)GM 內(nèi)部的成分和顯微結(jié)構(gòu)可被控制地實(shí)現(xiàn)連續(xù)梯度變化，使材料性能平穩(wěn)連續(xù)變化，從而消除材料服役時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力界面，達(dá)到緩和應(yīng)力的目的。圖 1-2 所示為 FGM 的概念示意圖[93]。由圖可知，F(xiàn)GM 有兩種漸變結(jié)構(gòu)，即連續(xù)結(jié)構(gòu)（圖 1-2a）和逐步結(jié)構(gòu)（圖 1-2b）。在連續(xù)漸變結(jié)構(gòu)的情況下，組成和微觀結(jié)構(gòu)的變化隨位置連續(xù)發(fā)生，材料內(nèi)部沒有界面；在逐步漸變結(jié)構(gòu)中，微結(jié)構(gòu)特征以逐步的方式改變，材料內(nèi)部為存在界面的多層結(jié)構(gòu)。目前，F(xiàn)GM 已漸應(yīng)用于機(jī)械、核能、電子和光學(xué)等領(lǐng)域，其前景十分廣闊[94-96]。

Ti6Al4V 表面氧化鉭復(fù)合涂層的制備及其性能研究與 TaxOy都屬于無機(jī)材料，濺射方式沉積的 Ti、TiO2和 TaxOy具有相似的晶粒大小，初步分析，TaxOy/TiO2/Ti/Ti6Al4V 組成的涂層-基體系統(tǒng)的結(jié)合強(qiáng)度高于TaxOy/Ti/Ti6Al4V 的涂層-基體結(jié)合強(qiáng)度。（3）中間層為 TaxOy-TiO2/TiO2/ Ti 三層復(fù)合薄膜（圖 2-1d）。由于 TaxOy-TiO2同時(shí)含有相鄰兩層即第2層TiO2和第4層TaxOy的化學(xué)成分，能減小TiO2與TaxOy之間熱膨脹系數(shù)的不匹配，從而提高以 Ti6Al4V 為基體、TaxOy為表面涂層的整個(gè)涂基系統(tǒng)的結(jié)合強(qiáng)度。


本文編號(hào)：3250431