溶胶-凝胶法在钛表面制备钛/羟基磷灰石生物涂层

以硝酸钙和五氧化二磷为前躯体,使用溶胶-凝胶法制备出羟基磷灰石,并使用浸渍提拉法在纯钛表面合成羟基磷灰石涂层.使用XRD对涂层中的相结构进行分析,以确定不同加热温度以及不同涂层层数对羟基磷灰石涂层性能的影响.结果表明:随加热温度升高,羟基磷灰石的结晶度和体积分数先升后降.在800℃下,羟基磷灰石的结晶度最高,体积分数也...     

低温燃烧法制备多孔钛基羟基磷灰石涂层

以Ca(NO3)2·4H2O和(NH4)2HPO4为主要原料,采用低温燃烧法在多孔钛表面及孔壁制备羟基磷灰石涂层,利用XRD、SEM等对涂层的形成机理、相组成和显微结构进行分析和表征.结果表明采用合理的工艺制度,能够在基体表面制备厚度50μm～70μm,最大孔径150μm左右的涂层,以提高种植体的生物活性和骨结合强度.     

钛基羟基磷灰石涂层表面裂纹的研究

通过对仿生法制备的钛基羟基磷灰石(HA)涂层表面裂纹建立简化数学模型,得出线膨胀系数之差与温度变化量是影响裂纹产生的主要原因。通过等时间不同温度梯度干燥的试验,借助SEM扫描电镜分析,结果证明:增加温度梯度的干燥方案会使裂纹数目增加,但可以控制裂纹的尺寸,从而在一定程度上提高HA钙磷涂层与基体的结合强度,同时以37℃作为干燥的最终温度也可以减少干燥后裂纹的产生。     

电结晶羟基磷灰石涂层结构的研究

采用电沉积技术,在钛合金表面形成生物涂层。试验结果表明:电流密度由小到大变化时,涂层表面形貌按针状→细晶针状→棒块状发生变化,涂层的孔洞也由小变大,由少变多;单一电流密度下,沉积后涂层的主相为无定形CaHPO4;电流密度交替变化时,形成了大量的三斜晶系CaPO3(OH)相和单斜晶系CaPO3(OH)·H2O,并有少量的HA相生成,经碱处理后,易于生成Ca5(PO4)3(OH)。电流密度交替变化,涂层孔隙结构呈梯度分布,底部组织致密,利于提高涂层与基体的结合强度,表面形成大量的孔洞,利于种植体的植入和HA的生成,促进骨结合。     

钛基材上电化学沉积羟基磷灰石

通过电沉积法在经过阳极氧化的钛基材表面沉积磷酸钙盐涂层,再经碱热处理使磷酸钙涂层转变为羟基磷灰石涂层。扫描电镜(SEM)观察了阳极氧化后生成的TiO2纳米管的微观结构,以及生成的羟基磷灰石的形貌。X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的相组成,同时测定了涂层与基体的结合强度。试验结果表明:电沉积涂层CaHPO4·2H2O经碱处理后转变为羟基磷灰石;电沉积添加双氧水与钛基材经过阳极氧化后使得涂层与基体结合强度有所提高。模拟体液浸泡试验表明涂层具有良好的生物活性。     

微弧氧化法制备含La羟基磷灰石生物活性涂层

采用微弧氧化法在由0.2 mol/L乙酸钙、0.02 mol/L β-甘油磷酸钠及不同含量硝酸镧组成电解液中,于纯钛表面原位生成多孔含La羟基磷灰石生物涂层.用XRD、SEM、EDS、EPMA、细胞培养等方法对膜层的厚度、物相、成分组成、结合强度以及生物相容性进行了研究.结果表明,随电解液中La含量的增加,膜层的厚度减小,膜层中La含量增大,膜层结合强度提高;细胞培养结果表明,膜层有良好的生物相容性.     

纳米羟基磷灰石对钛基生物医用材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了纳米羟基磷灰石(nHA)钛基生物医用复合材料,借助XRD、EDS、SEM、压缩弹性模量试验以及生物矿化过程和细胞活性分析,研究了10%的nHA对钛基生物医用材料结构及性能的影响。结果表明,钛基生物医用复合材料的主晶相仍为Ti,同时也有少量的Ti2O、Ti5P3和CaTiO3化合物,这些化合物分布于Ti晶粒的周围;添加nHA改变了钛生物材料的高温烧结性能,材料晶粒间孔隙明显增多;添加nHA后的钛基复合材料,压缩弹性模量仅为纯Ti试样的一半左右,接近人体皮质骨的压缩弹性模量;添加nHA后的钛基复合材料具有更好的生物活性。     

钛基羟基磷灰石涂层的界面结构及梯度设计

羟基磷灰石是最有发展前途的生物硬组织替代材料之一,临床上采用在钛合金上涂覆HA生物活性涂层,涂基结合及涂基界面的整合是决定HA涂层性能和可靠性的关键因素.评述了钛基羟基磷灰石涂层的界面微观结构,指出界面上存在纳米氧化物薄膜是提高涂层结合强度的关键,并结合纳米多层薄膜和功能梯度膜的优点,提出改善涂基结合强度,发挥羟基磷灰石生物活性涂层的三明治式的梯度设计.     

电泳沉积法制备羟基磷灰石涂层

羟基磷灰石是一种最有发展前途的生物材料之一.采用电泳沉积方法分别在Ti6Al4V基体和电泳沉积的HA/TiO2复合涂层上制备了HA生物陶瓷涂层.将HA粉体分散到正丁醇溶液中,通过测量zeta电位确定了悬浮体系中三乙醇胺和HA的含量.研究发现:HA沉积量随沉积温度和沉积电压的增加而增加,随沉积时间延长呈线性增长.对沉积量与电泳沉积工艺参数的关系进行了理论探讨.SEM结果表明,采用二次电泳沉积在HA/TiO2涂层表面制备的HA涂层更加致密、平整.     

HA—微孔钛基涂层种植体的复合强度

研究了羟基磷灰石(HA)和中性玻璃(G)的混合涂料在TC4多孔钛基体上的界面复合强度。探讨了中性玻璃含量、基体表面状态以及烧结工艺对这种涂层复合种植体的复合强度的影响。指出:复合的实质是中性玻璃与基体的润湿结合,最合适的玻璃含量为50 wt%,提高复合强度的关键,在于基体表面的TiN蒸镀处理,当TiN厚度为2～3 μm时,复合强度可达7.2 MPa。最佳烧结工艺为:900～950℃/30 min。     

Ti/Ti3SiC2复合材料的界面结构

研究了TiSiC2和Ti在1573K、20／VIPa压力下的相互联接及界面结构。结果表明在该温度下二者之间可以相互联接并形成反应层，反应层的主要成分是Ti，Si，和TiCx，各层之间有明显的界面存在，在界面两端硅含量的变化十分明显。     

羟基磷灰石／钛生物功能梯度材料种植体与骨的结合强度

采用动物兔活体植入与剪切强度试验考察r羟基磷灰石(HA)／Ti生物功能梯度材料(FGM)种植体与头骨基体的结合强度。结果表明，HA—Ti FGM种植体／骨结合强度随植入时间延长迅速增高，其强度值与纯HA植入体相当而大大优于纯Ti种植体；植入3个月时，HA—Ti FGM与周围骨组织的结合强度可达6．49MPa。剪切断口形貌表明，FGM种植体断裂发生在界面的新骨一侧，说明其界面结合强度甚至超过了新生骨组织本身的剪切强度。     

Microstructures and Properties of Warm-Sprayed Carbonated Hydroxyapatite Coatings

Carbonated hydroxyapatite (CHA) coatings were deposited onto 316L stainless steel substrates using an in-house developed warm spraying system. Microstructures of the coatings were comprehensively investigated. Microhardness, tensile strength and wear resistance of the CHA coatings were examined. In addition, bioactivities of the coatings were studied after immersing in simulated body fluid (SBF). Results show that the as-sprayed coatings exhibited typical lamellar architectures consisting of partially melted and flattened splats, i.e., with molten shells and un-molten cores of original powders. The CHA coatings had nearly identical Ca/P ratios, crystalline structures and phase constitutions to those of the feedstock powders, indicating that undesired decompositions caused by overheating can be avoided by employing the warm spraying process. Microhardness and tensile strength of as-sprayed coatings were around 690 and 11.4-20.6 MPa, respectively. Moreover, the warm-sprayed CHA coating exhibited a high resistance against abrasion wear when sliding took place with polymers. After being immersed in Hank’s SBF for 28 and 60 days, new apatite was formed on the coating surface corroborating the good biocompatibility of the coating.     

SiC纤维增强Ti600复合材料界面研究

通过纤维涂层法(MCF)、结合热等静压(HIP)工艺制备了SiCf/Ti600复合材料,经不同条件真空热暴露试验后,结合SEM、EDS、XRD等分析技术对界面反应动力学和反应产物相形成的反应序列进行初步研究.结果表明,反应元素C、Si、Ti等出现浓度起伏,合金元素Al并没有显著扩散进入界面反应产物层,而是在界面反应前沿堆积,其界面反应产物被确认为:TiC、Ti5Si3和Ti3SiC2,界面反应产物的生长受扩散控制且遵循抛物线生长规律,其生长激活能Qk及指数系数Ko分别为266.46 kJ·mol-1.37x10-3m·s-1/3.     

冷轧工业纯钛的微观组织及力学性能

通过异步和同步混合方式在室温下轧制TA2工业纯钛,获得的抗拉强度为960 MPa。轧制后材料的微观组织分析表明,经强烈塑性变形后材料仍然具有加工硬化的能力,能够通过变形强化进一步提高其强度。强度提高的主要原因是由于具有较高应变能的材料在进一步塑性变形时可能产生动态回复,从而改变其微观组织形貌。     

微波诱导羟基磷灰石 / 钛合金界面反应的研究

为改善钛合金和HA涂层的界面相容性,采用电泳法在钛合金表面预先沉积均匀的HA涂层,再于1200℃下进行微波处理。通过对涂层相结构的分析,证明在微波诱导作用下,形成了梯度结构的涂层。梯度过渡层由TiO2和TiO组成的致密氧化层、CaTiO3和微量HA组成,能够缓解HA涂层与钛合金热膨胀系数不匹配的问题,减少涂层开裂,提高涂层与基体的结合强度。     

粉末涂层法制备SiCf/Ti先驱丝

采用粉末涂层法制备了SiCf／Ti复合材料先驱丝．胶粘剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，溶剂为丙酮．用粘度计测定不同质量浓度溶液的粘度，确定了胶粘剂的临界浓度为0．03g／mL．用化学分析方法测定胶粘剂在不同温度及不同压力下分解残余物的含量，研究了胶粘剂分解和逸出的动力学．胶粘剂的分解温度约为230℃，在350℃左右分解速率最大，低于400℃时分解完全．在分解温度范围内，同一压力下，随温度升高，分解速率和逸出速率增大；在同一温度下，随压力增加，胶粘剂的逸出速率减慢．确定了制备先驱丝的最佳工艺条件：烘干温度为110℃，电机走速电压为6．5V，钛粉和胶的质量比为15：1．     

SiC纤维增强Ti55复合材料的界面研究

利用纤维涂层法(FMC)、结合热压工艺制备了SiC纤维增强Ti55基复合材料(SiCf/Ti55).主要研究复合材料在经不同条件真空热暴露处理后,其反应产物相形成的反应序列以及界面反应动力学.结果表明,仅C、Si和Ti等元素参与了界面反应.在1000 ℃热暴露时,SiCf/Ti55复合材料界面反应产物序列为SiC | Ti3SiC2 | Ti5Si3+TiC | TiC | Ti55.但是,在低温热暴露的复合材料中不存在Ti3SiC2相.SiCf/Ti55复合材料界面反应产物的生长受扩散控制且遵循抛物线生长规律,其生长激活能Qk及指数系数k0分别为198.16 kJ·mol-1,1.79(10-3 m·s-1/2.相比SiCf/Ti复合材料和SiCf/Ti2AlNb复合材料,SiCf/Ti55复合材料拥有一个高稳定性的界面.然而,相比SiCf/Ti600复合材料和SCS-6 SiCf/ super а2复合材料,SiCf/Ti55复合材料中的纤维与基体更容易发生反应,且界面层更容易生长.     

The Effect of Coating Thickness on Corrosion Resistance of Hydroxyapatite Coated Ti6Al4V and 316L SS Implants

Hydroxyapatite (HAP) has been coated onto Ti6Al4V and 316L SS substrates by sol-gel method. The coating thicknesses for the analysis were about 40 and 72 μm. Adhesion and corrosion tests have been conducted on uncoated and HAP-coated substrates. The coatings were characterized by XRD, SEM, and adhesion analysis. The corrosion resistance was examined in vitro by potentiodynamic polarization technique in Ringer’s solution at room temperature. Electrochemical analysis indicated that the highest corrosion susceptibility was found on 72-μm-coated 316L SS, and the 40-μm HAP-coated Ti6Al4V showed the highest corrosion resistance. It was observed that the coating thickness was an effective parameter on both adhesion and corrosion resistance. It was shown that adhesion and corrosion resistance decreased with increasing coating thickness on both substrates.     

活性元素Ti在CBN与钎料结合界面的特征

通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪研究了Ag-Cu-Ti钎料中的活性元素Ti在钎料与立方氮化硼（CBN）磨粒高温钎焊结合界面的扩散现象，并运用动力学分析对界面反应层的生长过程及反应激活能进行了探讨。结果表明：钎焊过程中，钎料中的活性元素Ti明显向磨粒侧扩散偏聚并发生化学反应，实现了磨粒与基体材料的牢固结合；钎焊CBN磨粒表面生成的TiB2和TiN化合物形貌接近平衡状态下生长的理想形貌；界面反应层在钎焊温度1153K～1193K，保温时间5min～20min之间依据抛物线生长法则所得扩散激活能值表明其生长过程主要受新生TiN影响。