磨損是人工關(guān)節(jié)失效的主要原因之一。人工關(guān)節(jié)植入人體后,每年將產(chǎn)生500萬顆左右的顆粒,直接影響人工關(guān)節(jié)的使用壽命。羥基磷灰石(HA)及其復(fù)合生物陶瓷涂層具有良好的生物活性和生物相容性,是人工植入體的理想材料。然而,涂層具有脆性大、強(qiáng)度低、耐磨性較差等缺陷,較難達(dá)到人體承重部位所需的力學(xué)要求,限制其在人體承重部位的應(yīng)用。因此,改善生物陶瓷涂層材料性能,增加其耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度,延長使用壽命,是人體關(guān)節(jié)植入材料今后發(fā)展的一個重要方向。近幾年,表面織構(gòu)作為一種能夠有效改善表面摩擦學(xué)性能的技術(shù)手段,并被廣泛應(yīng)用于表面油膜動壓潤滑及干摩擦研究中。本文利用等離子噴涂技術(shù)及飛秒激光加工打孔技術(shù),在氧化鋯陶瓷增強(qiáng)HA復(fù)合涂層表面制備直徑不同,面覆率不同的圓凹坑形織構(gòu),利用掃描電子顯微鏡(SEM)和超景深三維輪廓儀表征織構(gòu)表面和截面的形貌,利用顯微硬度儀測量涂層顯微硬度;利用UMT-3磨損試驗機(jī)在模擬人體環(huán)境,在牛血清潤滑條件下分別研究不同直徑和面覆率的織構(gòu)涂層與磨損系數(shù)和磨損量之間的對應(yīng)關(guān)系,得到最佳圓凹坑直徑及面覆率的織構(gòu)。通過觀察不同載荷及往復(fù)速度下最佳織構(gòu)涂層磨損后的織構(gòu)形貌,研究織構(gòu)涂層在牛血清...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 選題的研究背景及意義
    1.2 表面織構(gòu)的研究綜述
        1.2.1 表面織構(gòu)國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 表面織構(gòu)國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 表面織構(gòu)的加工工藝
        1.2.4 表面織構(gòu)在人工關(guān)節(jié)方面的研究
    1.3 本文研究目的及內(nèi)容
第2章 織構(gòu)涂層的制備及性能測試方法
    2.1 試驗方案和方法
    2.2 試驗材料的準(zhǔn)備
        2.2.1 基底材料的準(zhǔn)備
        2.2.2 涂層材料準(zhǔn)備
    2.3 復(fù)合織構(gòu)涂層及表面織構(gòu)的制備
        2.3.1 氧化鋯增強(qiáng)HA復(fù)合涂層的制備
        2.3.2 生物陶瓷涂層表面織構(gòu)的參數(shù)設(shè)計及制備
    2.4 織構(gòu)涂層形貌表征及硬度測試
    2.5 摩擦磨損試驗
        2.5.1 摩擦試驗設(shè)備
        2.5.2 摩擦磨損實驗夾具及材料準(zhǔn)備
        2.5.3 磨損試驗流程
    2.6 本章小結(jié)
第3章 涂層性能表征研究
    3.1 織構(gòu)涂層形貌分析
        3.1.1 涂層表面形貌
        3.1.2 涂層截面微觀形貌分析
    3.2 涂層硬度測試
    3.3 本章小結(jié)
第4章 織構(gòu)化涂層摩擦磨損性能分析
    4.1 摩擦磨損實驗設(shè)計
    4.2 織構(gòu)設(shè)計參數(shù)變化對涂層摩擦學(xué)性能影響
        4.2.1 圓凹坑直徑對涂層摩擦性能影響
        4.2.2 織構(gòu)面覆率變化對涂層摩擦性能影響
        4.2.3 織構(gòu)參數(shù)變化對涂層磨損深度的影響
    4.3 不同載荷作用下的織構(gòu)涂層磨損機(jī)理
        4.3.1 載荷對織構(gòu)涂層摩擦系數(shù)及磨損量影響
        4.3.2 載荷對織構(gòu)涂層磨損機(jī)理影響
    4.4 速度變化對織構(gòu)涂層摩擦磨損性能影響
        4.4.1 速度對織構(gòu)涂層摩擦系數(shù)及磨損程度影響
        4.4.2 速度對織構(gòu)涂層磨損機(jī)理影響
    4.5 織構(gòu)減磨機(jī)理分析
        4.5.1 標(biāo)準(zhǔn)Stribeck曲線
        4.5.2 試驗結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果



本文編號：3773341