等离子喷涂人工骨涂层材料

等离子喷涂是一种常用的生物医用材料表面改性技术,被广泛应用于钛等金属人工骨的表面改性.为了满足人工骨涂层的临床应用需要,近年来发展了一些新的涂层材料和后处理工艺技术.利用火焰蒸汽处理技术对等离子喷涂羟基磷灰石涂层进行后处理,提高了涂层的结晶度,降低其在体液中的降解.经碱处理的等离子喷涂钛涂层,生物活性有了明显的改善.等离子喷涂硅灰石和硅酸二钙陶瓷是一类不同于传统磷酸钙系的新型生物活性材料,其性能和结构已被初步研究.同时介绍了等离子喷涂人工骨涂层材料在这几个方面的近期研究进展.     

医用材料聚醚醚酮等离子喷涂表面改性研究进展

聚醚醚酮材料(PEEK)具有良好的生物相容性、化学稳定性、X射线可穿透性及优异的力学性能,广泛用于创伤、脊柱和关节等生物医疗领域。然而,PEEK属于生物惰性材料,其骨整合性不足,这在一定程度上限制了该材料在骨修复与替换等领域的发展和应用。等离子喷涂技术由于工艺简单、经济,喷涂涂层的黏结强度高等特点,是解决聚醚醚酮材料骨整合能力不足的重要表面涂层改性技术。首先,简述了等离子喷涂工艺的涂层沉积机理,并分别对等离子喷涂钛以及羟基磷灰石两种常用涂层进行了介绍;其次,从不同喷涂工艺以及喷涂参数对涂层的影响出发,详细介绍了近几年对PEEK基等离子喷涂涂层的结合强度等机械性能的最新研究进展,并对等离子喷涂过程对PEEK基体的机械强度、疲劳强度、热性能和化学降解等初始性能影响进行了总结与评价,详细介绍了PEEK基等离子喷涂涂层体内外生物性能的最新研究进展;最后,展望了等离子喷涂改性PEEK基材料的临床应用前景,以期为未来设计新型PEEK基生物材料提供理论指导。     

骨科用钛合金表面改性技术与生物相容性研究进展

钛合金因其优异的耐腐蚀性能和良好的生物相容性,在骨科修复领域得到广泛应用。对国内外骨科用钛合金表面涂层制造技术及其相容性的研究进展进行了总结,重点介绍了等离子喷涂、阳极氧化、热氧化、微弧氧化等处理方法的最新进展,并对钛合金表面涂层种类及组织相容性、血液相容性、力学相容性等进行了分析。     

等离子喷涂陶瓷耐磨涂层的研究进展

介绍了传统陶瓷耐磨涂层及等离子喷涂陶瓷耐磨涂层,重点介绍了等离子喷涂陶瓷耐磨涂层的表面结构、摩擦磨损性能和磨损机制,并对等离子喷涂陶瓷涂层的发展趋势进行了展望。     

钛合金表面等离子喷涂热障涂层性能的研究

用等离子喷涂法在钛合金（Ti6Al4V）表面制备NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层。用XRD、SEM检测了涂层的金相组织、结构及形貌。对喷涂前后的试样在600℃进行了高温氧化实验，给出了氧化动力学曲线。结果表明．钛合金经等离子喷涂处理后表面形成陶瓷热障涂层且与基体结合紧密，涂层的厚度约为210um。所形成的热障涂层显著地提高了钛合金的高温抗氧化性能．降低了氧化速率，致密的氧化膜对继续氧化有阻碍作用。     

用化学处理法制备梯度功能生体活性钛及其合金

生物玻璃、烧结羟磷灰石、晶化玻璃Ａ－Ｗ等均系生体活性材料,已被用作生体骨骼修复材料,但是这些生体活性陶瓷的破断韧性较差,不能作为大腿骨或胫骨之类高荷重骨骼的代用材料。为满足这些目的,当前普遍使用着不锈钢、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｍｏ合金、钛和钛合金等金属材料。其中钛和钛合金不仅质地轻而且破断韧性高、生体相容性优越,所以现已广泛应用。但是这些金属材料不能与生体骨骼结合成一体,因此,近年来开发了利用等离子喷涂和溅射喷涂等技术,在钛和钛合金表面上喷涂上一层生体活生涂层的方法已经实用化。但仍然难以获得在金属材料表面…     

钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术及生物性能研究进展

对国内外医用钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术的研究现状进行综述。介绍了喷砂、微切削和激光等机械加工方法,等离子喷涂、溅射等物理方法,酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法在钛及钛合金植入体表面制备的微纳结构,概述了微纳结构对钛及钛合金植入体生物相容性的影响。最后,总结各种制备方法的优劣,并结合目前医用钛及钛合金植入体表面微纳结构研究中存在的问题,指出了植入体表面微纳结构制备方法的发展趋势。     

医用钛及钛合金表面涂层研究进展

概述了钛及钛合金在医学领域的发展现状,以及常用的钛及钛合金表面处理技术,重点介绍了医用钛及钛合金表面耐蚀耐磨涂层、生物活性涂层和表面抗菌涂层的研究现状和发展趋势。在钛及钛合金表面制备涂层能够使其更适合作为植入物在医学领域应用,但由于涂层自身还存在一定局限性,临床试验也需要大量的时间,目前涂层还没有大规模应用到临床医疗中。为了尽可能地改善单一涂层存在的缺陷,多组元、多层复合涂层是目前医用钛及钛合金表面涂层的研究重点。     

等离子喷涂金属型与钛熔体的界面反应研究

应用等离子喷涂的方法，在板状碳素钢基底上喷涂了ＣａＯ、ＺｒＯ２、不同含量Ｙ２Ｏ３稳定的ＺｒＯ２耐火氧化物涂层，组合成金属型后，进行了铸造工业纯钛的试验研究，借以考察不同的耐火氧化物涂层对纯钛试样的表面污染情况。通过光学显微组织分析、显微硬度分析和电子探针元素分布分析，对等离子喷涂金属型与纯钛的界面反应性进行了研究。分析表明，采用等离子喷涂的金属型浇注纯钛后，其耐火氧化物涂层对铸钛试样表面都产生了一定程度的污染；其表面维氏显微硬度值最大可达ＨＶ６００～７００，表面硬度改变区最大范围可达４００μｍ～５００μｍ。铸钛试样表面层的组织可分为粘砂层、反应层和皮下气孔区。结果表明，由４ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３部分稳定的ＺｒＯ２，对钛试样的污染程度最低。     

等离子喷涂技术在骨科植入物表面改性的应用

从生物陶瓷涂层材料、常用等离子喷涂工艺、工艺参数对生物陶瓷涂层物化性能的影响等几个方面探讨了等离子喷涂技术在骨科植入物表面改性的应用,并对等离子喷涂技术在未来植入物表面改性的研究进行了展望。     

304不锈钢表面冷喷涂TC4钛合金涂层性能研究

采用冷喷涂技术在304不锈钢表面制备了TC4钛合金涂层,通过扫描电子显微镜观察了涂层的形貌、组织结构,并利用电化学方法研究了涂层的腐蚀电化学特征。研究结果表明,冷喷涂制备的TC4钛合金涂层致密性存在较为明显的梯度现象,靠近基体的涂层密度明显高于表面;涂层喷涂过程没有出现明显氧化现象,与基体的结合强度可达20 MPa左右;涂层的耐腐蚀性能优于304不锈钢,可大大提升不锈钢材料在海洋环境中的耐点蚀性能。     

钛合金非氧化热喷涂金属钼涂层界面冶金特征

对TA7钛合金以氩气保护等离子热喷涂金属钼，并进行保温扩散处理得到的涂层界面微观结构用金相显微镜、扫描电镜、电子探针、X射线衍射等分析手段做了较详细的分析。结果表明，采用亚音速等离子热喷涂金属钼可得到致密、基本无层状结构的涂层；界面附近合金元素的相互扩散可促进形成冶金结合，并对钛合金近界面组织结构产生一定的影响。     

Cubic titanium trialuminide thermal spray coatings—A review

The recently discovered Cr-stabilized cubic titanium trialuminides of the form (Al,Cr)₃Ti exhibit excellent oxidation resistance up to 1200 °C and have formed the basis for development of a new family of protective coatings. These intermetallic compounds can be fabricated into powders and thermal spray coatings much the same as traditional metal alloys. Cubic trialuminide coatings have physical properties that are compatible with a variety of common engineering materials, including alloys based on Ti, TiAl, Fe, Ni, and Al. Typically, the coatings will impart sufficient protection to permit an increase in the service temperature of a substrate alloy by 150 °C, or more. The purpose here is to summarize the development of these new thermal spray coatings, including properties and microstructures, as well as performance of the coating on various substrates. A brief comparison is made between the deposition processes used to date, which include low-pressure plasma spray (LPPS), air plasma spray (APS), and high-velocity oxy-fuel (HVOF) deposition. Recent successes in modifying the coatings to a composite form by incorporating a very fine dispersion of nanoscale carbide particles are also discussed.     

Mo含量对FeCoCrNiMox高熵合金等离子喷焊层组织与性能的影响

目的 研究不同Mo元素添加量对FeCoCrNiMox(x=0、0.5、1、1.5)高熵合金等离子喷焊层组织和性能的影响,以期望获得一种高硬度、耐腐蚀的喷焊层,用于改善传统工模具表面防护与使用寿命的问题。方法 采用等离子喷焊技术在Q235A低碳钢表面制备了不同Mo含量的高熵合金喷焊层,通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)表征其微观组织与相结构,借助显微硬度计和电化学工作站对喷焊层的硬度和耐腐蚀性能进行测试。结果 随着Mo含量x从0逐渐增加到1.5,喷焊层的晶界胞状枝晶组织(枝晶内为白色富Mo相,枝晶间为灰色富Fe、Ni相)逐渐增加,合金微观组织变得细小;喷焊层的硬度由204.4HV0.2增加至706.8HV0.2;喷焊层在3.5%NaCl溶液中呈现出明显的钝化行为,腐蚀电位由?0.753 V增大到?0.412 V,腐蚀电流密度由1.23×10^?4 A/cm²减小到3.80×10^?6 A/cm²,点蚀电位由?0.642 V增大到?0.371 V,具有优异的耐腐蚀性能。结论 所设计的FeCoCrNiMox合金及相应的等离子喷焊工艺,满足对喷焊层高耐磨以及耐腐蚀性的要求,有望应用于传统工模具的表面防护与修复。     

Ti-B-C composite coating produced by electrothermally exploded powder-spray technique

Composite coatings of a Ti-B-C system were reactively produced by the electrothermally exploded powderspray (ELTEPS) technique. First, the electrical characteristics of the ELTEPS system were determined. The starting powder of the coatings was titanium powder mixed with boron carbide powder. This powder was prepared for production of Ti-B-C composite coatings on substrates using the ELTEPS technique. The coatings obtained were composed of titanium carbide and titanium diboride. The thickness of the coating obtained by onefold spray was not uniform. The coating obtained by the twofold spray covered the substrate. The coating obtained by threefold spray was still more precise. The thickness of the coating obtained by threefold spray was about 50 μm and its hardness value was about 30.7±4.5 GPa.     

Hot spray technology of TA7 titanium alloy coated by molybdenum and its bonding strength

A kind of surface modification test was introduced, by which plasma spray in argon atmosphere with CNC4500 system was applied for TA7 titanium alloy to be coated with molybdenum, and technology to produce metallurgical bonding at interface of coating and base meal was tested by heating in vacuum condition for diffusion after hot spray. With the help of scan electron microscope analysis （SEM）, the effect of argon inlet pressure and heating temperature on coating structure as well as product of diffusion layer were studied. The glued tensile test method was used to measure bonding strength of base metal to coating. The result has shown that both argon inlet pressure and heating temperature exert some effect on coating structure and the width of diffusion layer. A bonding strength of base metal to coating which is greater than molybdenum coating itself may be attained and can be controlled in more than 50 MPa level with tested hot spray technology.     

Cyclic Oxidation and Interdiffusion Behaviour of a NiCrAlY Coated Powder Metallurgy Beta Gamma TiAl–2Nb–2Mo Alloy

A new beta-gamma TiAl–2Nb–2Mo alloy was synthesized using powder metallurgy process and coated with NiCrAlY by air plasma spray technique. The cyclic oxidation behaviour of the coated beta-gamma alloy was investigated at 1,000?°C for up to 800 cycles. During cyclic oxidation testing, titanium nitride layer was found to form at the interface between NiCrAlY and TiAl–2Nb–2Mo and the thickness of the titanium nitride layer increased with oxidation cycles. Additionally, outward diffusion of Ti from the beta-gamma substrate caused the formation of titanium oxides on the coating surface after 630 cycles. Inward diffusion of Ni from NiCrAlY led to the formation of an inner diffusion zone containing NiAlTi and mixture of NiAlTi?+?TiAl. Due to the spallation of coating scales on the circumferential surface of the button specimens, weight loss was observed after 120 cycles; however, NiCrAlY coating on both top and bottom surfaces of the specimens remained in contact with the substrate for up to 800 cycles. Due to the inward and outward diffusion of various elements, one third of the NiCrAlY coating was consumed after 800 cycles, which suggests the need for diffusion barrier coating at the interface between the NiCrAlY coating and the TiAl–2Nb–2Mo alloy.     

钛合金表面织构化与构建生物活性涂层的研究进展

医用钛合金作为临时基质的植入材料对周围新组织的生长具有特殊的诱导作用。针对椎弓根螺钉固定系统对钛合金基材表面机械性能和生物活性的共同需求,表面织构与生物活性涂层对钛合金表面的改性展示出独特的优越性。文中详细介绍了钛合金表面织构化对其摩擦学性能和生物相容性的影响,以及构建生物活性涂层的种类;总结了钛合金表面织构的作用机理,生物活性涂层的改善机制,阐述了表面织构化与构建生物活性涂层各自的局限性,并指出钛合金作为生物医用材料仍需要解决的问题及未来的研究趋势。     

离心喷射沉积距离对TiAl基合金组织的影响

研究了γＴｉＡｌ基合金经离心喷射沉积成形时不同喷射距离对合金组织的影响。合金经等离子弧熔炼并重熔后，在真空条件下进行离心喷射沉积成形，喷射沉积距离分别为２００、３００、４００和５００ｍｍ。结果表明，经离心喷射沉积后的合金仍存在着孔隙，且随喷射距离的增加，孔隙率增加，孔隙越细密。成形后的组织结构为层片状组织，其形貌、层片大小也随成形距离的不同而变化     

Ti40/NiCrAl阻燃涂层抗氧化性能研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波计算方法,结合广义梯度近似(GGA)对Ru2Si3掺入Mn的电子结构和光学性质进行了研究.计算结果表明:掺入这种杂质使得Ru2Si3的晶胞体积均有所增大.Ru2Si3中掺入Mn时,Mn原子替换RuI位的Ru原子使得体系处于稳定态,导电类型变为p型,静态介电函数ε1(0)非常大,同时折射率n0的值变化较大,达到了17.722.