人工指關節(jié)用C/C復合材料及其改性研究
發(fā)布時間:2023-06-02 04:35
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
【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
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