AZ31镁合金表面含纳米羟基磷灰石微弧氧化涂层的制备及性能研究

目的改善AZ31镁合金的耐腐蚀性能及生物活性。方法使用微弧氧化技术,分别在以六偏磷酸钠为主盐的电解液和以六偏磷酸钠为主盐、以纳米羟基磷灰石(HA)为添加剂的电解液中,在AZ31镁合金表面制备了微弧氧化涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征了涂层的微观形貌、元素特征和相组成。通过电化学方法和浸泡实验考察了涂层的耐蚀性。通过细胞实验评价了两种涂层的细胞相容性。结果电解液中的HA可以进入到微弧氧化涂层中,含HA的微弧氧化涂层较不含HA的更致密,且有封孔现象。电化学方法及浸泡实验结果表明,含HA的微弧氧化涂层的耐腐蚀性能更好。细胞表面粘附实验和细胞增殖实验也表明,经表面纳米HA微弧氧化处理后的AZ31镁合金生物相容性更好,且对MC3T3-E1细胞的增殖有促进作用。结论六偏磷酸钠电解液中添加纳米HA,可以在AZ31镁合金表面制备出含HA的微弧氧化涂层,且其耐腐蚀性能和生物活性均优于不含HA的微弧氧化膜。     

微弧氧化法制备钛基HA/CS涂层及其生物学特性

采用微弧氧化法在医用钛表面制备羟基磷灰石（HA）/壳聚糖（CS）涂层。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）仪、红外光谱（FTIR）仪分析涂层的形貌和物相,评价HA/CS涂层对成骨细胞的毒性及其在动物体内的生物活性,分析微弧氧化法制备钛基HA/CS涂层的特征及其在骨修复中应用的可能性。结果表明：微弧氧化法可在钛表面生成HA/CS涂层,厚度40±2 mm、粗糙度3.3±0.1 mm、孔隙率(30±2)%,孔隙近圆形、直径几微米到20 mm,结合强度20.5±1.1 MPa;涂层中HA与CS之间没有形成化学键,晶体HA占10%,平均粒径37 nm,非晶体HA占90%;钛基HA/CS涂层材料对成骨细胞增殖具有促进作用,无细胞毒性,在动物体内能够诱导骨小梁形成,具有高的生物活性。微弧氧化法制备的高生物活性钛基HA/CS涂层材料,在骨修复方面具有良好的应用前景     

一种制备仿生生物活性钙磷涂层的新方法

提出了一种在导电材料表面制备仿生生物活性钙磷涂层的新方法，即首先经阴极声电化学处理材料使表面带上含钙离子的功能化基团，然后浸入过饱和溶液，钙磷晶体在功能化表面上发生异相成核生长，从而形成薄膜或涂层。根据该方法，成功地在碳／碳复合材料表面制备了仿生五水磷酸八钙涂层，实现了生物惰性碳／碳复合材料表面生物活化改性。     

生物活性多孔钽支架的构建及其初步生物学评价

表面生物活性涂层构建是提升金属内植物骨整合能力的有效途径,本研究利用电化学沉积技术在多孔钽支架表面构建生物活性羟基磷灰石(HA)涂层。通过接触角和比表面积测试发现,HA涂层的构建显著提升了多孔钽表面亲水性,并增加了其比表面积。利用模拟体液浸泡试验评估支架生物活性,发现仅浸泡3天后,多孔钽支架表面就已被类骨磷灰石沉积所覆盖。建成骨细胞培养模型,通过激光共聚焦观察及细胞增殖测试发现,所有支架均具有良好的细胞相容性。并且,细胞共培养5天后,HA涂层化多孔钽支架表面细胞的增殖率分别是未改性材料组和空白对照组的1.1和1.4倍,呈现了更大的促细胞增殖潜力。本研究中所制备的生物活性多孔钽支架具备快速诱导类骨磷灰石沉积能力,能够促进成骨细胞在其表面的贴附和增殖,在骨修复领域具有较大的临床应用前景。     

脉冲电化学沉积法制备钛基HA/Ag复合涂层

采用脉冲电化学法在生物医用钛表面制备出纳米HA/Ag复合涂层。借助SEM、XRD等对复合涂层的形貌、成分进行表征。利用大肠杆菌和白色葡萄球菌两个菌种对该涂层抗菌性能进行分析研究。最后利用MC3T3-E1成骨细胞检测复合涂层的细胞相容性。结果表明：HA/Ag复合涂层呈纳米球状,由HA和Ag两相组成。Ag在HA涂层中分布均匀。复合涂层对两种细菌均有较好的抗菌效果,对大肠杆菌抗菌率达100%,对白色葡萄球菌的抗菌率接近100%,对大肠杆菌的抗菌能力高于白色葡萄球菌。细胞培养实验表明MC3T3-E1成骨细胞在HA/Ag复合涂层表面的黏附、铺展较好。综合可知,脉冲电化学沉积法制备的纳米HA/Ag复合涂层具有较好的抗菌性和细胞相容性     

纯钛表面聚吡咯涂层的制备及其对成骨细胞生长的影响

采用水溶液恒电流电化学聚合法在纯钛表面制备了PPy涂层（Ti／PPy）。利用傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱测定表面化学成分。用扫描电子显微镜观察涂层微观形貌，接触角测量仪检测接触角并计算表面能。搭接剪切法测定涂层与基底间的结合强度。通过对成骨细胞在Ti／PPy表面附着、铺展以及增殖能力的检测，评价Ti／PPy对成骨细胞生长的影响。结果表明，Ti／PPy的表面能（59．5mJ／m^2）高于纯钛（47．0mJ／m^2），并且具有良好的结合强度（9．16±1．62）MPa。Ti／PPy与Ti一样具有良好的生物相容性，成骨细胞能够在Ti／PPy涂层表面完成附着、铺展以及增殖的生物功能。     

磷酸钙表面改性镁合金的生物腐蚀性能及细胞相容性(英文)

在镁合金表面制备磷酸钙涂层,利用X射线衍射仪确定涂层的相组成。用扫描电镜观察涂层的微观形貌。结果表明,涂层由板条状的CaHPO4·2H2O晶体组成。采用电化学测试和浸泡实验研究磷酸钙改性镁合金的生物腐蚀性能,并与未改性合金进行对比。通过观察L929细胞在材料表面的粘附生长状况来评价材料的生物相容性。电化学测试结果表明,磷酸钙改性镁合金比未改性合金显示出更好的耐腐蚀性能。浸泡实验表明,磷酸钙涂层可以减缓合金的腐蚀,且在浸泡过程中磷酸钙涂层发生了向羟基磷灰石(HA)的转变。与未改性合金相比,L929细胞在磷酸钙改性镁合金表面显示出良好的粘附、生长和分化特征,表明磷酸钙改性能明显提高基体合金的细胞相容性。     

电流密度对声电沉积生物活性透钙磷石涂层结构和形貌的影响

通过声电沉积工艺在碳／碳复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层，采用SEM、FFIR、XRD研究了超声场中电流密度对涂层组成结构和形貌的影响。发现在一定工艺条件下，随电流密度增加，涂层的平均晶粒尺寸减小，致密度增加；当电流密度小于l0mA／cm^2时涂层形貌为片状，l0mA／cm^2-26mA／cm^2时为粒状，32mA／cm^2时为花菜心状。且涂层中透钙磷石晶体的择优取向也发生变化，择优晶面依次为(021)、(111)、(220)。同时还讨论了涂层微观结构变化机理。     

等离子喷涂制备HA/MO纳米管复合涂层及性能分析

目的提高生物医用钛合金涂层的结合力与生物活性。方法采用阳极氧化法在Ti-10Mo-28Nb-3Zr-6Ta合金表面先制备纳米氧化管,接着通过等离子喷涂法在纳米氧化层表面喷涂HA生物涂层,制备HA/MO纳米管复合涂层,对合金进行表面改性。在等离子喷涂法制备复合涂层时,通过改变喷涂电压和喷涂距离,对涂层的显微结构和物相组成进行探究,获得最佳制备工艺参数,同时对最佳工艺参数制备的复合涂层,通过电化学工作站实验、自动划痕仪测试、仿生矿化法试验和MTT法(四唑盐比色法)试验,分别评价复合涂层的耐腐蚀性能、附着力、生物活性和细胞毒性。结果在钛合金用阳极氧化法预处理的前提下,通过等离子喷涂制备HA/MO纳米管复合涂层,当喷涂电压为40V、喷涂距离为100mm时,制备出的HA/MO纳米管复合涂层涂覆均匀,涂层厚度在50μm左右,耐蚀性得到提高,结合力最佳,为14.8 N。HA/MO纳米管复合涂层具有良好的生物活性,通过培养细胞进行毒性实验,HA/纳米管复合涂层试样的毒性分级为0级,对细胞无影响,且从细胞增殖速率分析,试样表现出优异的细胞活性,对细胞的增长速率促进效果最好。结论 HA/MO纳米管复合涂层可以有效提高耐蚀性和结合强度,同时提高材料的生物活性。     

骨髓成骨细胞在碱热处理的磷灰石涂层钛表面的分化增殖研究

为了研究骨髓基质细胞转化的成骨细胞在碱热处理的涂层磷灰石钛表面的分化增殖，将钛片经过碱热处理后，浸泡于与类似体液的环境进行表面磷灰石涂层。应用骨髓成骨细胞作为实验工具，观察体外细胞在处理的涂层钛片上的生长，碱性磷酸酶以及降钙素的分泌。在早期，有磷灰石涂层的钛片成骨细胞黏附高于对照组；在晚期，两组之间没有明显差异；成骨细胞分化的标志——碱性磷酸酶活性和降钙素的表达，磷灰石涂层组都明显高于对照组。研究表明：碱热处理的磷灰石涂层钛能够促进成骨细胞黏附，有利于细胞向成骨分化。     

热梯度CVI C/C材料的结构与性能

以炭纤维整体毡为预制体，采用热梯度CVI工艺制备了两种不同结构基体炭的C／C材料，即RL结构和SL结构材料。采用光学金相仪，X射线衍射仪，硬度计，激光导热仪等设备研究了沉积态和热处理态C／C材料的显微结构及热物理性能。对比研究了两种结构材料的力学性能及摩擦摩损性能。结果表明：当密度超过一定值后，密度对C／C材料的力学性能和摩擦性能的影响远不如CVD炭结构的影响大；不管是沉积态还是热处理态，RL结构材料的刹车性能曲线明显优于SL结构材料的刹车性能曲线，这意味着CVD炭的微观结构不同是造成C／C材料摩擦性能差异的根本原因。     

Oxidation behavior of CVI,MSI and CVI+MSI C/SiC composites

The oxidation behavior of chemical vapor infiltration(CVI),molten silicon infiltration(MSI)and CVI+MSI C/SiC composites at 500-1 400℃was studied.The oxidation below 900℃increased successively for CVI,CVI+MSI and MSI composites.However,the oxidation of CVI composite above 1 000 ℃was much faster thanthat of MSI and CVI+MSI composites. As active carbon atoms produced by siliconization of fibers during MSI process were oxidized first and decreased initial oxidation temperature.The initial oxidation temperature of MSI,MSI+CVI and CVI composites was 526,552 and 710℃,respectively.New active carbon atoms were generated due to the breaking of 2D molecular chains during oxidation,so the activation energy of three C/SiC composites was decreased gradually at 500-800℃with oxidation process,exhibiting a self-catalytic characteristic.     

C／C复合材料等温CVI工艺模糊神经网络建模

C／C复合材料等温CVI工艺影响因素繁多，而效率极低，造成C／C复合材料的生产周期极长、制造成本极高。基于模糊神经网络技术及遗传算法，以有限元数值模拟结果作为网络训练的虚拟样本，建立了C／C复合材料等温CVI工艺预测系统，利用该系统挖掘得到了等温CVI工艺主要影响因素，如沉积温度，前驱气体组份比与流速等，对制件密度的作用规律，为CVI工艺的综合设计与优化提供了理论依据，提高了CVI工艺的设计水平，以期达到降低C／C复合材料制造成本的目的。     

C／C复合材料的导热系数

用热物性综合测试仪测定了不同热处理温度下Ｃ／Ｃ复合材料的导热系数，通过Ｘ射线衍射石墨化度的测定及晶粒尺寸计算，分析了材料的材质。进一步讨论了热处理温度、石墨化度与导热系数之间的关系。表明试样中存在性质不同的３个组元，随热处理温度的升高，平行于碳纤维长向的导热系数值从２２００℃的１４７Ｗ／ｍ·Ｋ升高到２８００℃的１８０Ｗ／ｍ·Ｋ左右，而垂直方向从相应的４９Ｗ／ｍ·Ｋ升高到７０Ｗ／ｍ·Ｋ。     

C／C坯体对RMI C／C—SiC复合材料组织的影响

以PAN基炭纤维（Cf）针刺整体毡为预制体，用化学气相渗透（CVI）、浸渍炭化（IC）方法制备了不同炭纤维增强炭基体的多孔C／C坯体，采用反应熔渗（RMI）法制备C／C—SiC复合材料，研究了渗Si前后坯体的密度和组织结构。结果表明：不同C／C坯体反应溶渗硅后复合材料的物相组成为SiC相、C相及单质Si相；密度低的坯体熔融渗硅后密度增加较多；密度的增加与开口孔隙度并不是单调增加的关系，IC处理的坯体开口孔隙度低，但渗硅后复合材料的密度增加较多；IC坯体中分布分散的树脂C易与熔渗Si反应，CVI坯体中的热解C仅表层与熔渗Si反应，在Cf和SiC之间有热解C存在；坯体密度相同时，IC处理的坯体中SiC量较多，单质Si相含量少且分散较好，而CVI坯体中SiC量较少，单质Si相的量较多；制备方法相同时，高密度的C／C坯体，渗硅后C相较多。     

C/C复合材料焊接研究现状

总结了C/C复合材料的国内外焊接现状,主要分为C/C复合材料间的焊接及C/C复合材料与钛合金、高温合金等其它材料的焊接。C/C复合材料焊接方式以钎焊为主,也有用扩散焊接和其它焊接方式。归纳了C/C复合材料焊接面临的主要问题及解决方法,同时对C/C复合材料的焊接未来发展做了展望。     

C/C复合材料热梯度CVI工艺致密化过程的非稳态温度场分析

针对C／C复合材料热梯度化学气相渗透工艺（TCVI）致密化过程温度场难以用解析法求解的问题,建立了TCVI过程非稳态温度场有限元模型,给出了该过程温度场变化的分布曲线,研究了温度场变化规律及致密化效率与沉积温度的关系,数值模拟结果与实验结果吻合较好,为提高TCVI工艺致密化效率提供了理论指导．     

碳／碳复合材料表面羟基磷灰石生物涂层的研究进展

综述了C／C复合材料表面HAp涂层的制备工艺研究进展，指出涂层与基体的结合是目前该材料存在的主要问题。在总结前人解决问题的基础上，提出了采用水热电沉积解决此问题的新方案。最后，展望了C／C复合材料表面HAp生物涂层的研究重点和发展趋势。     

混杂C／C复合材料的烧蚀性能

利用等离子体火炬为高温热源，研究了混杂C／C复合材料的烧蚀性能。结果表明：随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化，材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡；碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当，而碳纤维的抗热化学烧蚀特性则明显优于碳基体。     

Rapid fabrication of C/C/SiC composite by PIP of HMDS

The C/C/SiC composite was fabricated within several days by the method of precursor impregnation and pyrolysis (PIP) using hexamethyldisilazane (HMDS) as the precursor. The carbon fiber plates, woven and punctured with two-dimensional orthogonal continuous carbon bundle and short carbon fiber, were used as the reinforced preforms. The characters of the C/C/SiC composite were analyzed using XRD, EDS and SEM, and three-point-bending test. The results indicated that pyrolyzed substance of the precursor contained excessive carbon, followed by silicon, and a small amount of nitrogen. There were micro-cracks on the massive matrix. The phase composition was difficult to distinguish, primarily considered as the Si–C–N composite. The structure of C/C/SiC was dense and homogeneous with some pores whose sizes were less than 5 μm between fibers and less than 100 μm between the carbon fiber bundles, respectively.

Fiber pull-out was observed on the bending fracture surface. The stress–strain curve of both at room temperature and 1300 °C appeared ascending zigzag. Flexural strength was 150 MPa at 1300 °C, higher than 121 MPa at room temperature.