碳/碳(C/C)復(fù)合材料具有密度低、幾何穩(wěn)定性強(qiáng)及彈性模量與人體骨相近等優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊應(yīng)用前景。但其為生物惰性,材料本身不具顯影性且耐磨性不高。針對(duì)上述局限性,本文通過(guò)添加增強(qiáng)相、在其表面制備碳化硅(SiC)和羥基磷灰石(HA)涂層等來(lái)分別提高其顯影性、耐磨性和生物活性。首先,本文采用液相浸漬法制備C/C復(fù)合材料,研究了超聲處理和炭化溫度對(duì)C/C復(fù)合材料致密化、組織形貌和彎曲強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:炭化溫度較低時(shí)(800℃),超聲處理對(duì)C/C復(fù)合材料的制備過(guò)程和性能影響較小;炭化溫度較高時(shí)(1200℃)時(shí),由于超聲波的振蕩作用,處理后的試樣結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了多孔組織,這種多孔組織在彎曲受力時(shí)可阻斷裂紋的傳播,改善C/C復(fù)合材料的彎曲性能,其彎曲強(qiáng)度可達(dá)105MPa,且使C/C復(fù)合材料的斷裂方式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變成偽塑性斷裂。其次,本文研究了硝酸和超聲表面處理后,采用液相浸漬法結(jié)合熱處理在C/C復(fù)合材料中添加增強(qiáng)相TaC,ZrO2及Ta2O5+SiC的工藝。結(jié)果表明:50%硝酸處理后的C/C復(fù)合材料表面生成較多有機(jī)官能團(tuán),這些有機(jī)官能團(tuán)提高了C/C復(fù)合材料的潤(rùn)濕性,使得更多的ZrO2顆粒強(qiáng)...

【文章頁(yè)數(shù)】：148 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 人工關(guān)節(jié)概述
    1.3 C/C復(fù)合材料的制備和醫(yī)學(xué)應(yīng)用
        1.3.1 C/C復(fù)合材料的制備
        1.3.2 C/C復(fù)合材料的醫(yī)學(xué)應(yīng)用
    1.4 植入物C/C復(fù)合材料的表面改性研究
        1.4.1 醫(yī)用C/C復(fù)合材料表面羥基磷灰石涂層的生物活性改性
        1.4.2 醫(yī)用C/C復(fù)合材料表面碳化硅涂層的摩擦性能改性
    1.5 本文研究背景及研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 本文研究背景
        1.5.2 本文的研究?jī)?nèi)容
第二章C/C復(fù)合材料的致密化、組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能表征
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.4 試樣致密化測(cè)試
        2.2.5 彎曲強(qiáng)度測(cè)試
        2.2.6 實(shí)驗(yàn)表征
    2.3 結(jié)果與分析
        2.3.1 不同的超聲波處理時(shí)間和炭化溫度對(duì)C/C復(fù)合材料致密化的影響
        2.3.2 不同的超聲波處理時(shí)間和炭化溫度對(duì)C/C復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度的影響
    2.4 本章小結(jié)
第三章C/C復(fù)合材料顯影性和力學(xué)性能的改性研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.3 彎曲強(qiáng)度測(cè)定
        3.2.4 顯影實(shí)驗(yàn)
        3.2.5 實(shí)驗(yàn)表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 酸化處理中硝酸濃度對(duì)C/C復(fù)合材料顯影性能和彎曲性能的影響
        3.3.2 不同處理方式及浸漬液對(duì)C/C復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)和彎曲性能的影響
        3.3.3 不同的浸漬溶液及濃度對(duì)C/C復(fù)合材料組織，顯影性能和彎曲性能的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 C/C復(fù)合材料表面SiC涂層的制備、表征及摩擦磨損性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        4.2.3 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)
        4.2.4 形貌和結(jié)構(gòu)表征
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 燒結(jié)溫度對(duì)SiC涂層制備及摩擦磨損性能的影響
        4.3.2 保溫時(shí)間對(duì)SiC涂層的制備及摩擦磨損性能的影響
        4.3.3 包埋材料中各物質(zhì)之間的比例對(duì)SiC涂層的制備及摩擦性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章C/C復(fù)合材料表面HA涂層的制備及表征
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        5.2.3 電化學(xué)沉積實(shí)驗(yàn)
        5.2.4 HA涂層的后處理
        5.2.5 溶解實(shí)驗(yàn)
        5.2.6 形貌和結(jié)構(gòu)表征
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 電解質(zhì)溶液濃度及NaOH溶液處理對(duì)HA涂層組成及形貌的影響
        5.3.2 沉積溫度及NaOH溶液處理對(duì)HA涂層組成及表面形貌的影響
        5.3.3 Na+濃度對(duì)HA涂層表面形貌，組織成分及溶解性能的影響
        5.3.4 NaOH溶液濃度對(duì)HA涂層表面形貌，組織成分及溶解性能的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明
致謝



本文編號(hào)：3827675