激光熔覆SiO2/La2O3梯度生物陶瓷涂层生物活性研究

目的研究SiO_2含量对钛合金表面激光熔覆梯度生物陶瓷涂层生物活性的影响。方法利用激光熔覆技术,采用梯度成分设计思想,固定涂层中稀土氧化物La_2O_3的添加量,在钛合金TC4表面制备了掺杂不同含量SiO_2的梯度生物陶瓷涂层。采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、噻唑蓝(MTT)及荧光素双醋酸酯(FDA)染色等测试手段,研究了SiO_2含量对激光熔覆制备梯度涂层的组织结构和生物活性的影响。结果 SiO_2在激光熔覆过程中可以降低梯度生物陶瓷涂层的开裂敏感性,并起到细化晶粒的作用。当SiO_2掺杂量为2.5%时,激光熔覆过程中诱导合成的HA+CaTiO_3数量最大;当SiO_2掺杂量为7.5%时,模拟体液(SBF)实验表明,涂层的矿化沉积能力最强。MTT测试表明,SiO_2掺杂量为7.5%的涂层细胞增殖数量的OD值最大,细胞能够紧贴涂层表面生长。FDA染色分析表明,SiO_2掺杂量为7.5%的涂层上细胞数量最多,且分布均匀。结论 SiO_2掺杂量深刻影响着生物活性陶瓷相HA和Ca_2SiO_4数量,进而影响生物陶瓷涂层的生物活性。SiO_2掺杂量为7.5%的涂层具有最佳的生物相容性及生物活性。     

Y2O3-CeO2稀土氧化物对激光熔覆生物陶瓷涂层中HA的影响

为降低激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,提高涂层与基材的结合强度,选用宽带激光熔覆方法,在TC4合金表面制备一层含HA和β-TCP的梯度活性生物陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对在体外模拟体液中浸泡14d后的涂层进行形貌和相组成的研究。结果表明:当Y2O3质量分数为0.6%,CeO2质量分数分别为0%,0.2%,0.4%和0.6%时,生物陶瓷涂层在SBF中浸泡14d后,基材与涂层之间呈良好的冶金结合;涂层表面都有白色球状颗粒生成;且涂层当中HA的生成量各不相同。当CeO2质量分数为0%时几乎不生成HA,为0.2%时HA的生成量最大,而后随着CeO2的含量增加HA生成量减少。说明当Y2O3质量分数为0.6%,CeO2的含量为0.2%时,生物陶瓷涂层具有较好的生物活性。     

pH值对镁合金表面水热磷酸钙涂层微观形貌和生物腐蚀性能的影响研究

为改善镁合金的耐蚀性和生物相容性,在不同pH条件下采用水热法在镁合金AZ31表面制备了磷酸钙（Ca-P）涂层。利用XRD、SEM 和 EDS分析了不同pH值下涂层的物相组成、微观形貌和化学成分;采用Hank’s仿生溶液中电化学测试和浸泡的方法研究了涂层在的生物腐蚀行为。结果表明：水热处理的pH值影响涂层的相组成和微观形貌,涂层的微观形貌影响涂层的防护性能。当pH为6时,Ca-P 涂层由Mg3(PO4)2 和OCP组成,当pH增加到8和10时,Ca-P 涂层为羟基磷灰石（HA）。pH值为8时,HA 涂层呈蜂窝状;pH值为10时,HA 涂层由纳米尺度的棒状晶体构成,该涂层在Hank’s溶液中能有效阻止溶液的渗透而保护基体。     

SiO_2含量对激光熔覆含La_2O_3生物陶瓷涂层性能的影响

采用激光熔覆技术,利用CaHPO_4·2H_2O,CaCO_3,La_2O_3,SiO_2粉末和Ti粉在医用钛合金Ti-6Al-4V表面制备掺杂的质量分数分别为0%,5%,10%,15%SiO2的含La2O3梯度生物陶瓷涂层,并研究了SiO_2含量对涂层性能的影响。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线分析仪分别对涂层进行显微结构、表面元素、物相组成分析,利用MTT细胞活性检测法对涂层上种植的小鼠破骨前体细胞(RAW264.7)进行细胞活性分析。结果显示:掺杂10%~15%的SiO_2后,涂层的裂纹明显减少,且厚度变均匀。涂层在模拟体液(SBF)中浸泡2周后,羟基磷灰石(HA)在掺杂10%SiO_2涂层表面的沉积量最多,涂层表面的金属元素含量稀少,这表明含10%SiO_2涂层在SBF中具备更加优良的沉积HA的能力,同时有效的阻碍了基体中重金属离子的析出。MTT结果表明,掺杂SiO_2的涂层对破骨前体细胞的活性有更加明显的抑制作用。     

Y_2O_3对激光熔覆钛基复合涂层生物性能的影响

采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V基材表面制备了生物陶瓷复合涂层。利用急性毒性实验、动物体内埋植实验以及体外细胞培养实验对钛基生物陶瓷复合涂层的生物性能进行了研究。结果表明:添加0.6%(质量分数)Y_2O_3的预置粉末和激光熔覆后的生物陶瓷涂层均无明显的急性毒性反应;动物体内分别埋植45、180 d后,与未添加稀土氧化物的复合涂层相比较,添加0.6%Y_2O_3的激光熔覆生物陶瓷复合涂层具有更好的骨小梁生成能力,且细胞在其表面生长良好;添加0.6%Y_2O_3的激光熔覆生物陶瓷复合涂层具备良好的生物相容性。     

La_2O_3对激光熔覆Inconel718合金熔覆层的影响

采用激光熔覆工艺在45钢表面制备了不同La_2O_3含量的Inconel718激光熔覆层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪和金相显微镜对该熔覆层的显微组织、物相组成、元素偏析和Laves相分布进行分析。结果表明:加入La_2O_3细化了熔覆层的晶粒,熔覆层与基体结合更加紧密,表面无明显裂纹和毛刺;加入La_2O_3抑制了Nb的偏析,减少了Laves相的形成,当La_2O_3含量为0.6%时Laves相的体积分数最少,同时不同含量La_2O_3的熔覆层析出了不同类型的La化合物;加入La_2O_3后熔覆层的硬度升高,当La_2O_3含量为0.7%时,熔覆层的显微硬度最高。     

热喷涂热障涂层的热生长氧化层的生长和演变

用大气等离子热喷涂工艺在镍基高温合金GH4169表面制备热障涂层的粘结层和陶瓷层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和Cr~(3+)荧光光谱表征热障涂层的热生长氧化物(TGO)的物相、生长形貌与氧化铝相变的演化。研究表明,经1050℃高温氧化后,热障涂层的TGO生长服从幂指数函数规律。TGO的主要物相为Al_2O_3、Cr_2O_3和NiCr_2O_4;1050℃高温氧化300 h后,粘结层逐渐贫铝,导致Ni与已经形成的Al_2O_3反应生成尖晶石相,由于大量的Cr~(3+)参与了加速TGO相变的过程,导致Cr含量下降。     

304不锈钢基体表面高温陶瓷涂层的制备及性能研究

采用热化学反应喷涂法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3非梯度陶瓷涂层(记为1~#涂层)和Ni Cr Al Y/Al_2O_3梯度陶瓷涂层(记为2~#涂层),使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对该涂层的微观形貌、物相变化进行表征;描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能进行分析。结果表明,喷涂Al_2O_3陶瓷料浆能有效填补Ni Cr Al Y喷涂层产生的裂纹,涂层与金属基体之间呈冶金结合,α-Al_2O_3和金红石型Ti O_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。2~#涂层表现出最佳的抗高温氧化性能和抗热震性能。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al+WC+La_2O_3复合涂层性能的研究

在Al+WC复合粉末中添加不同量的La_2O_3,利用激光形成熔覆层。采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)分析不同含量的稀土La_2O_3对涂层的显微组织、物相组成及性能影响。研究表明,由于稀土的加入,复合涂层的晶粒进一步细化。当稀土含量为1.2%时涂层的平均显微硬度为280 HV,相比AZ91D镁合金基体的60 HV提高了约4.5倍。     

La_2O_3,CeO_2掺杂Sm_2Zr_2O_7陶瓷制备及热物理性能

以Sm_2O_3, La_2O_3, ZrO_2和CeO_2为原料,采用固相反应法制备了(Sm_0.5La_0.5)_2(Zr_0.6Ce_0.4)_2O_7陶瓷.用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)研究了样品的相成分和微观组织,用激光脉冲法和推杆法测量了样品的热导率和热膨胀系数.结果表明,所制备的样品具有萤石晶体结构,且组织致密晶界清晰,并具有较低的热导率和满足热障涂层要求的热膨胀系数.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

AGC系统液压缸位移传感器的软修正

针对液压缺模拟位移传感器LVDT存在增益漂移的问题，研究出一套校正方法。其特点是利用轧机上的压力传感器及电动压下位移传感器来校正液压缸位移传感器，得出修正系数k。修正后，AGC系统运行状态明显稳定，控制精度进一步提高。