激光熔覆稀土磷酸钙陶瓷涂层及其在生理盐水中的降解行为

利用激光熔覆技术,在医用钛合金表面制备梯度稀土磷酸钙复合陶瓷涂层。采用OM、XRD、SEM、iCP-MS分别对涂层的界面结合、物相组成、显微形貌、离子溶出进行考察。结果表明:经过激光熔覆后,能够在钛合金表面得到富含HA和β-TCP的梯度磷酸钙陶瓷涂层,且涂层分为基材、合金化层、陶瓷层3个层次,各层间界面结合良好;磷酸钙陶瓷涂层不断被生理盐水降解,质量不断丢失,涂层在生理盐水中能够形成一种类骨磷灰石的新相;伴随着涂层的降解,Ca~(2+)和La~(3+)从涂层中溶出;溶液中Ca~(2+)的溶出浓度在15~40 mg/L的范围内随浸泡时间的延长呈现波动上升的趋势,La~(3+)的析出浓度却在0.15~0.45 mg/L之间随着浸泡时间的延长呈现波动下降的趋势。     

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。     

45钢激光合金化铬钼硼的显微组织及抗蚀性能

为改善45钢制件表面耐腐蚀性,采用CO2激光在45钢表面合金化铬钼硼以获得高耐蚀性的合金复合涂层。采用X射线衍射仪、金相显微镜、SEM和多功能微机电化学分析仪对合金化层的显微组织及性能进行了研究。结果表明,合金元素与基材实现了良好的冶金结合。合金层组织主要是胞状晶,在晶粒和晶界上弥散分布着通过原位结合形成的高硬度碳化物。合金层的相成分为Fe–Cr、FeB2、CrB2、MoC、Fe3(C,Mo)及Fe3C等;在合金化层内部硬度最高为860 HV,比基材提高了将近3倍,合金化层在盐酸中的抗腐蚀性能也显著提高。     

复合喷丸强化对EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的高温氧化性能的影响

为了研究复合型的高能喷丸工艺对EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的高温氧化性能,采用0.3N、0.3N+0.1N和0.3N+0.2N的喷丸强度对CoCrAlY涂层进行了表面强化。观察了喷丸强化前后涂层的表面形貌;测量了喷丸前后涂层的表面粗糙度、表面残余应力、涂层的厚度和截面硬度;对比分析了喷丸前后涂层物相变化以及涂层高温氧化性能。研究结果表明：复合喷丸强化比普通高能喷丸强化对EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的抗高温氧化性能提升更加明显,0.3N+0.1N的复合喷丸工艺对提升涂层的高温抗氧化性能最好。相较普通喷丸工艺,复合喷丸工艺更能明显降低EB-PVD制备的CoCrAlY涂层表面粗糙度,提高涂层的致密度,改善物相结构,进而提升涂层的抗高温氧化性能。喷丸强度大于等于0.3N时,CoCrAlY涂层表面出现鳞状突出物,导致氧化物在此处择优生长,生成的氧化膜中的应力在此处集中而发生破裂,降低涂层的使用寿命,但复合喷丸能消除该鳞状突出物。     

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。     

激光熔覆钛基生物陶瓷涂层的制备及其界面研究

利用高功率CO_2激光器在Ti-6Al-4V合金表面制备含有生物活性陶瓷相的梯度生物陶瓷涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA)等对熔覆层和界面的显微组织、相组成及成分进行分析.结果表明:激光熔覆复合涂层中生成了羟基磷灰石和磷酸三钙等生物活性相,凹凸不平的表面出现网络交错的片状结构和微孔(孔径为0.5～2μm),有利于新骨沿着表面及内部连通微孔攀附生长.涂层与基体界面处存在涂层成分(Ca,P)与基体成分(Ti,Al,V)的互扩散,涂层与基体通过扩散反应形成牢固的冶金结合.残余应力在界面结合区域出现峰值,陶瓷层和过渡层界面附近为221 MPa,涂层与基体界面附近为108 MPa,从涂层到基体残余应力逐渐减小.     

不同激光熔覆材料涂层的耐磨性能比较

本文研究了宽带激光熔覆不同熔覆材料的复合涂层的耐磨性能。结果表明:Ni60B熔覆层的硬度高于40Cr基材的硬度,Ni60B+WC梯度复合涂层具有最高的硬度,对于提高零件的抗磨损性能比较有利;Ni60B熔覆层和Ni60B+WC熔覆层均适合修复轴类零件;三层梯度复合涂层磨痕宽度最小,具有最好的耐磨性。     

航空发动机制件报废锻压模具激光熔覆修复研究

采用自配的合金粉末,利用激光熔覆技术,对航空发动机制件报废高温锻压模具进行了修复.利用OM、SEM、XRD、显微硬度计对熔覆层的组织结构及硬度进行了研究.结果表明,熔覆层与基材实现了良好的冶金结合,熔覆层基体相为α-Fe,基体相上分布着结晶析出的Fe5C2、Fe2B、FeSi等相,还有一定量的非晶组织.熔覆层最表面硬度较低为670 HV0.2,在熔覆层内部硬度变化不大,平均为730 HV0.2.     

高温合金GH33激光表面溶铸钴基合金涂层组织与性能的研究

本文研究了高温合金ＧＨ３３上激光表面熔铸钴基合金涂层的组织与性能。结果表明，涂层与基体之间形成了紧密的冶金结合；电子探针分析表明基体对涂层的稀释度较小，ｘ射线衍射分析可知涂层基体组织为α－Ｃｏ枝晶，枝晶间为α－Ｃｏ＋ＣｏＢ共晶以及Ｍ２３（ＣＢ）６、Ｍ６Ｃ等多元复杂共晶组织；涂层中硬度分布均匀，最高硬度值为Ｈｖ７６６；涂层耐磨性能较基体提高了３倍左右，且涂层耐蚀性能大大成于基体。