类金刚石薄膜在人工关节摩擦配副表面改性的应用

关节置换术是目前治疗关节疾病最直接、有效的手段,随着国民经济的增长,人工关节在我国的需求量不断增加。介绍了常见人工关节的类型及特点,以及目前用于提高人工关节摩擦副表面耐磨损性及耐腐蚀性的方法,通过比较发现,类金刚石（DLC）薄膜在提高人工关节耐磨损、耐腐蚀性能方面具有更好的应用前景。阐述了DLC薄膜结构、性能及其制备方法,并结合目前DLC薄膜在人工关节摩擦配副表面改性中应用所面临的主要问题,介绍了目前用于降低DLC薄膜内应力、增加DLC薄膜/基体结合力的方法。最后,针对 DLC 薄膜应用于人工关节摩擦配副表面改性中存在的缝隙腐蚀及结合失效问题,并结合人工关节体内服役环境特点,提出了利用金属离子催化人工关节摩擦配副表面吸附蛋白的变性、分解,形成致密生物薄膜,对DLC薄膜的磨痕和缺陷进行修复的思想,展望了新型DLC薄膜在人工关节表面改性中的应用前景。     

硬质薄膜与自润滑织物衬垫对磨的摩擦磨损性能研究

目的 提高钛合金与自润滑织物衬垫对磨的耐磨性.方法 采用多弧离子镀在TC4钛合金表面制备TiN和CrAlN硬质薄膜,利用扫描电镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、销-盘摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪测试分析薄膜的形貌、结构、硬度、弹性模量、摩擦磨损性能和磨痕形貌.结果 在相同的测试条件下,TC4钛合金与自润滑织物衬垫对磨时,能更快地进入稳定摩擦阶段,且平均摩擦系数最低,仅为0.12;TiN薄膜进入稳定摩擦阶段所用时间和摩擦系数较TC4钛合金稍有增加;而CrAlN薄膜进入稳定摩擦阶段的用时最长且平均摩擦系数最大.测量摩擦磨损后自润滑织物衬垫磨痕的二维轮廓发现,当与CrAlN薄膜对磨时,自润滑织物衬垫的磨痕深度最大,但磨损率最低,这主要是软质织物衬垫的不均匀磨损引起的.进一步分析发现,所有的试验销表面均形成了转移膜,但CrAlN薄膜表面形成的转移膜最薄,从而导致其摩擦系数最大,磨损率最低.深入分析自润滑织物衬垫磨痕形貌发现,与TC4钛合金对磨的自润滑织物衬垫的磨痕表现为磨粒磨损和纤维束的破损;与TiN薄膜对磨的自润滑织物衬垫的磨痕表现为区域损失和表面不规则的凹痕;与CrAlN薄膜对磨的自润滑织物衬垫的磨痕中纤维束破损严重.结论 与自润滑织物衬垫对磨后,钛合金以及硬质薄膜表面均形成转移膜,CrAlN薄膜表面转移膜最薄,与之对磨的自润滑织物衬垫的磨损率最低.     

人工髋关节摩擦界面蛋白质吸附变性分解行为及类石墨碳润滑层形成的分子机制

人工关节置换术被认为是治疗晚期关节炎、关节功能丧失等关节类疾病最有效和最终的治疗方式。首先介绍了人工髋关节体内服役环境特点及关节摩擦界面生物蛋白膜与类石墨碳润滑层的形成,进一步论述了在模拟体内服役环境下,过渡族金属铜催化摩擦界面的蛋白质变性降解,促进生物蛋白膜向类石墨碳润滑层的转变,最后探讨了过渡族金属离子介导产生活性氧自由基(ROS)催化蛋白质吸附、变性、分解及生物蛋白膜、类石墨碳润滑层形成的分子机制,并对未来陶瓷人工关节材料的设计提出展望。     

铝合金表面TiN涂层的干摩擦磨损性能研究

采用多弧离子镀技术在铝合金表面沉积了Ti N薄膜。利用球盘摩擦磨损试验仪研究了载荷和转速对Ti N薄膜的摩擦磨损性能的影响。试验以Si3N4为对磨体,磨损半径为5mm,试验环境为室温。结果表明:存在一临界载荷,使得摩擦系数和磨损量产生突变;转速增加,摩擦因数基本不变,但磨合时间有所缩短。利用SEM观察磨痕形貌,对磨损机理进行了分析。随着载荷和转速的增加,Ti N薄膜的磨损机制从轻微粘着磨损逐步向磨粒磨损转变。     

气体压强对DLC薄膜微观结构及性能的影响

利用等离子体浸没离子注入与沉积设备,在7A04铝合金表面制备类金刚石薄膜,使其表面有较高的硬度和良好的耐磨损性能。分别采用拉曼光谱仪、显微硬度计、纳米划痕仪和摩擦磨损试验机对样品的微观结构、显微硬度、膜基结合力和摩擦磨损性能进行测试。研究了气体压强对薄膜微观结构、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:在气压为0.2Pa下制备的薄膜与基体结合力达到了26mN,具有良好的耐磨损性能;随着气压的升高,薄膜厚度增加,膜基结合力与耐磨损性能下降。     

边界润滑条件下薄膜碎片对W-DLC薄膜磨损性能的影响

为研究边界润滑条件下薄膜碎片对钨掺杂类金刚石(W-DLC)薄膜的摩擦磨损性能的影响规律,分别在M50高温轴承钢和(100)晶向的Si片表面制备W-DLC薄膜,并且采用刻蚀法去除Si获得W-DLC薄膜碎片。采用Raman光谱和扫描电镜研究薄膜和碎片的结构,利用摩擦磨损试验机和三维白光干涉仪对添加碎片后的薄膜的摩擦磨损性能进行测试。结果表明:在载荷分别为2、5和10 N时,由于加入定量薄膜碎片后摩擦体系的平均摩擦因数分别增大2%、4%和10%;而载荷由2 N提高到5 N和10 N时,摩擦体系的平均摩擦因数从0.1277减小到0.1131再减小到0.1031。在载荷与薄膜碎片耦合作用下,薄膜的磨痕宽度、深度和体积都增大。通过磨损形貌的观察发现,W-DLC薄膜在边界润滑条件下的磨损受到了磨粒磨损机制的控制,在摩擦接触表面上呈现典型的犁沟特征。     

盐雾腐蚀条件下Ti合金表面功能薄膜的摩擦磨损性能

目的研究Ti6Al4V合金、铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)薄膜、钨掺杂类金刚石(W-DLC)薄膜和氮化钛(TiN)薄膜,在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下的摩擦磨损性能。方法在商用Ti6Al4V合金表面通过非平衡磁控溅射制备Cr-DLC薄膜和W-DLC薄膜,通过多弧离子镀技术制备TiN薄膜。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪,对薄膜的形貌、硬度、干摩擦和腐蚀摩擦性能、磨痕形貌进行测试分析。结果干摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面沉积Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜的摩擦系数均比Ti6Al4V合金低;Ti6Al4V合金及其表面制备的三种薄膜在盐雾腐蚀气氛条件下的摩擦系数都比干摩擦条件下有所增加。与Ti6Al4V合金相比,Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下均减小了磨损体积。干摩擦条件下,W-DLC薄膜的磨损体积为0.0017 mm~3,耐磨性最好;盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,TiN薄膜的磨损体积为0.0028 mm~3,表现出最佳的耐腐蚀磨损性能。通过磨痕形貌可以得出,盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面制备的金属掺杂类金刚石薄膜的磨损受到磨粒磨损和腐蚀磨损双重机制的影响。结论三种表面功能薄膜在盐雾腐蚀气氛摩擦条件下都较好地保护了Ti合金,极大地减少了磨损损失。     

调制周期对TiN/TiAlN多层薄膜微观结构和摩擦性能的影响

采用电弧离子镀方法制备了TiN/TiAlN多层薄膜,研究了调制周期对薄膜多层结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:在相同的沉积时间内,随调制周期的增加,多层薄膜的层数减少,每一层的厚度增加,层与层之间的区分更加清晰。摩擦磨损测试结果表明:由于多层薄膜的调制结构,引起薄膜对磨层的变化,当多层薄膜的调制周期为54 nm时,多层薄膜的摩擦系数最小;当调制周期为112 nm时,多层薄膜的摩擦系数最高;当调制周期为164 nm时,多层薄膜的磨痕宽度最小。在摩擦磨损过程中,GCr15钢球的磨损面一直处于快速磨损阶段,对磨痕能谱线扫描结果发现磨屑的主要成分是Fe和FeOx。     

镁合金微弧氧化涂层高温磨擦磨损性能（英文）

在硅酸盐和磷酸盐复合电解液体系下,通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备一层陶瓷涂层。利用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜(LSCM)分别对涂层物相、涂层表面、截面和磨痕形貌进行观察分析。采用UMT-3高温摩擦磨损试验机研究涂层在150℃范围内的摩擦磨损性能。结果表明:涂层的平均摩擦系数随温度的变化先逐渐升高,当环境温度高于100℃时涂层平均摩擦系数开始降低。涂层磨损率远远低于镁合金基体磨损率并且涂层磨损率随温度的升高而降低,这说明微弧氧化涂层具有良好的耐磨损性能,尤其在高温条件下耐磨损性能更好。通过分析载荷为2 N作用时的磨痕微观形貌可知不同温度条件下涂层的磨损机理都主要为磨粒磨损。     

WS2／MoS2／C复合薄膜的磨损性能研究

采用磁控溅射法,使用WS2/MoS2复合靶材,通过与乙炔气体反应溅射,制备WS2/MoS2/C复合薄膜,利用X射线衍射对薄膜的成分结构进行分析,采用MFT-4000 材料表面性能试验仪在室温大气环境(相对湿度60%)下评价薄膜的摩擦磨损性能,使用Axio CSM 700共聚焦显微镜观察WS2/MoS2/C复合薄膜磨损表面磨痕形貌,结果表明,WS2/MoS2/C复合薄膜结构致密,在潮湿大气中抗磨损性能比MoS2磁控溅射薄膜有显著提高,在30min往复摩擦后复合薄膜未发生磨屑脱落.     

加工误差补偿与人工智能

本文综述了近年来国内外人工智能在加工误差补偿中的应用，介绍了专家系统，模糊逻辑及人工神经网络在误差补偿中应用的典型实例，并对该项技术的最新发展和相关问题进行了讨论。     

基于专家系统和人工神经网络的点焊工艺参数选择

提出了一处集成专家系统和休工神经网络和电阻点焊工艺参数选择人工智能系统。试运行结果表明,该系统充分发挥了专家系统和人工神经网络各自优点,具有使用简单,预测准确度高,速度快等优点,是实用,合理的,这就为点焊工艺参数优选和接头质量预测提供了一种有效的新方法。     

仿真技术及其在磨削加工中的应用

本文介绍了建模与仿真的基本概念，着重阐述了仿真技术在磨削加工中的应用，并展望了仿真技术的发展趋势。     

焊接专家系统设计及开发技术

论述了焊接专家系统的基本原理和结构,着重介绍了开发焊接专家系统的技术,包括传统的开发工具和新的先进技术在焊接专家系统中的应用.     

环轧模拟中单元畸变的处理

针对环轧成形模拟所采用的动力显式算法由于沙漏而造成单元畸变的问题,研究了沙漏控制方法,分析了矩形截面环件轧制的成形过程.环轧初始阶段,环件变形量小,沙漏能很小;随变形量增大,控制沙漏所需沙漏能持续增长.采用人工阻尼法需要的沙漏能可达内能的20％,而采用人工刚度法所需沙漏能明显减小,只占内能的5％左右,能减小沙漏能对内能...     

Al-Zn-Mg合金板淬火时效工艺研究

试验研究了Al-Zn-Mg合金板淬火温度、人工时效温度及时间与组织性能的关系,确定了此合金板材的淬火、时效生产制度:淬火温度(472±2)℃;人工时效温度及时间:(120±5)℃24 h.     

人工神经网络在焊缝形状预测中的应用现状与发展趋势

介绍了近年来国内外人工神经网络技术应用于焊缝形状预测的研究现状,并指出了今后的发展趋势。     

生物摩擦学及表面工程的研究现状和进展

综述了生物摩擦学及表面工程的研究现状,并以人工关节、内固定、种植义齿和人工心脏瓣膜为例,探讨了不同人工器官的失效机理和采用的延寿措施,在此基础上,对今后的工作提出了一些建议。     

时效工艺对新型铝基滑动轴承合金组织与性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜观察、硬度和拉伸试验研究了自然时效和人工时效状态下新型铝基合金TZS88的组织与性能。结果表明,TZS88合金人工时效与自然时效后的组织均由α（Al）固溶体基体＋sn相＋化合物组成,化合物主要有S（Al2CuMg）相、0（CuAl2）相、NiAl3、FeNiAl9、TiAl3、Al82和TiB2等,TZS88合金时效强化主要来自于化合物S相。与自然时效相比,TZS88合金人工时效后的抗拉强度增加约5％,硬度增加0．5～5．3HBS,而伸长率下降25％左右,因此建议不采用人工时效。