碳/碳(C/C)復合材料具有密度低、幾何穩(wěn)定性強及彈性模量與人體骨相近等優(yōu)點,在醫(yī)學領域有著廣闊應用前景。但其為生物惰性,材料本身不具顯影性且耐磨性不高。針對上述局限性,本文通過添加增強相、在其表面制備碳化硅(SiC)和羥基磷灰石(HA)涂層等來分別提高其顯影性、耐磨性和生物活性。首先,本文采用液相浸漬法制備C/C復合材料,研究了超聲處理和炭化溫度對C/C復合材料致密化、組織形貌和彎曲強度的影響。結(jié)果表明:炭化溫度較低時(800℃),超聲處理對C/C復合材料的制備過程和性能影響較小;炭化溫度較高時(1200℃)時,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可阻斷裂紋的傳播,改善C/C復合材料的彎曲性能,其彎曲強度可達105MPa,且使C/C復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復合材料中添加增強相TaC,ZrO2及Ta2O5+SiC的工藝。結(jié)果表明:50%硝酸處理后的C/C復合材料表面生成較多有機官能團,這些有機官能團提高了C/C復合材料的潤濕性,使得更多的ZrO2顆粒強...

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 人工關節(jié)概述
    1.3 C/C復合材料的制備和醫(yī)學應用
        1.3.1 C/C復合材料的制備
        1.3.2 C/C復合材料的醫(yī)學應用
    1.4 植入物C/C復合材料的表面改性研究
        1.4.1 醫(yī)用C/C復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內(nèi)容
        1.5.1 本文研究背景
        1.5.2 本文的研究內(nèi)容
第二章C/C復合材料的致密化、組織結(jié)構(gòu)及力學性能表征
    2.1 引言
    2.2 實驗材料及實驗設備
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗設備與儀器
        2.2.3 實驗方法
        2.2.4 試樣致密化測試
        2.2.5 彎曲強度測試
        2.2.6 實驗表征
    2.3 結(jié)果與分析
        2.3.1 不同的超聲波處理時間和炭化溫度對C/C復合材料致密化的影響
        2.3.2 不同的超聲波處理時間和炭化溫度對C/C復合材料彎曲強度的影響
    2.4 本章小結(jié)
第三章C/C復合材料顯影性和力學性能的改性研究
    3.1 引言
    3.2 實驗材料和實驗方法
        3.2.1 實驗材料及設備
        3.2.2 實驗方法
        3.2.3 彎曲強度測定
        3.2.4 顯影實驗
        3.2.5 實驗表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 酸化處理中硝酸濃度對C/C復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C/C復合材料組織結(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C/C復合材料組織，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 實驗材料及實驗方法
        4.2.1 實驗材料及實驗設備
        4.2.2 實驗參數(shù)及實驗過程
        4.2.3 摩擦磨損實驗
        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SiC涂層制備及摩擦磨損性能的影響
        4.3.2 保溫時間對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復合材料表面HA涂層的制備及表征
    5.1 引言
    5.2 實驗材料及實驗方法
        5.2.1 實驗材料及實驗設備
        5.2.2 實驗參數(shù)及實驗過程
        5.2.3 電化學沉積實驗
        5.2.4 HA涂層的后處理
        5.2.5 溶解實驗
        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HA涂層組成及表面形貌的影響
        5.3.3 Na+濃度對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
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3827675