热处理对微束等离子喷涂羟基磷灰石涂层的影响

羟基磷灰石由于其良好的生物活性,被广泛的用作医用植入体的表面涂层材料.采用微束等离子喷涂(Microplasma Spraying,MPS)I艺在Ti-6Al-4V基体上制备羟基磷灰石涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析了热处理对涂层相组成和表面形貌的影响规律.研究表明:微束等离子喷涂制备的羟基磷灰石涂层在经过热处理后结晶度提高,并且非晶相和杂质相转化成为HA结晶相.同时,羟基和磷酸根的完整性得到了恢复.过高的热处理温度易引起涂层裂纹等缺陷的增加,也容易造成羟基脱离造成HA分解.合理的热处理温度范围为600～700℃,保温时间为3 h.     

等离子喷涂HA/(HA+TiO2)复合生物涂层的研究

用X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)等检测手段，以大气等离子喷涂法在纯钛表面制备的羟基磷灰石HA／(HA TiO2)复合涂层及其热处理为研究对象，探讨了TiO2在羟基磷灰石复合涂层中的作用。结果表明，喷涂后的(HA TiO2)过渡层中交替分布的HA和TiO2结合致密；HA／(HA TiO2)涂层表面裂纹比对应纯HA涂层的细小，涂层内部结合致密，证实TiO2的加入具有缓和应力的作用。     

钛合金表面声电沉积/碱热处理法制备HA涂层研究

为了使钛合金(Ti-6Al-4V)具有生物活性,可在其表面施加生物活性羟基磷灰石(HA)涂层.对比了声电沉积法和碱热处理法实验结果,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子能谱(EDS)、傅立叶红外透射光谱(FTIR)以及划痕测试等进行了分析.结果表明,直接采用声电沉积法在钛合金表面制备的羟基磷灰石涂层,经热处理后存在龟裂剥落现象;通过碱热处理法,对钛合金基体表面进行预处理,然后,借助声电沉积法,在钛金属表面沉积了透钙磷石涂层,经热碱液处理转变成的羟基磷灰石涂层,涂层完整,未出现剥落.经进一步高温烧结处理,所制涂层仍呈片状形貌,其由部分含钠的羟基磷灰石组成,而且HA涂层破坏的临界载荷未烧结前的4.365 N提高至烧结后的8.175N.     

热处理和SBF浸泡对羟基磷灰石涂层力学性能的影响

利用X射线衍射仪(XRO)、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)等检测手段,研究了等离子喷涂羟基磷灰石(HA)涂层热处理前后的显微组织变化,以及经热处理和模拟体液(SBF)浸泡处理对涂层力学性能的影响.结果表明:涂层内部衬度不一,存在化学非均匀性.涂层中的裂纹、气孔、未熔颗粒界面是断裂的起源.热处理能使涂层中的不均匀性消失,成分趋于一致,结晶度提高.热处理后,粗颗粒涂层结合强度升高而细颗粒涂层则降低.0.5 SBF浸泡处理后,所有涂层的结合强度都降低,原始细颗粒涂层降低幅度最大,原始粗颗粒涂层次之,热处理细涂层降低幅度最小.     

微束等离子喷涂羟基磷灰石涂层的体外生物活性研究

采用微束等离子喷涂(MPS)方法在Ti6A14V基体上制备羟基磷灰石(HA)涂层.利用扫描电镜(SEM)和x射线衍射(XRD)分析技术对HA涂层的表面形貌、相组成和结晶度进行表征,并通过模拟体液进行体外生物活性试验.结果表明,微束等离子喷涂制备的HA涂层具有一定粗糙度,存在气孔以及微裂纹.涂层存在热分解现象,涂层中含有HA、α-TCP、β-TCP和非晶相,不含CaO等杂质相.模拟体液试验表明,微束等离子喷涂工艺制备的HA涂层具有较好的生物活性和稳定性.涂层表面均有较大比例的CaP沉积层,且涂层整体保持完整,没有出现明显的剥离.     

医用镁合金等离子喷涂羟基磷灰石涂层研究

为了提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用等离子喷涂技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)涂层.研究结果表明,镁合金表面所制备的HA涂层与基体结合牢固,界面无裂纹、气孔等缺陷.相组成为生物相容性较好的HA和少量的Ca3(PO4)2(TCP),显微组织具有层状特征,涂层表面存在一些有利于骨长人的孔隙.涂层的弹性模量约为19.825 GPa,接近骨的弹性模量,涂层表面硬度为300～350 HV.腐蚀试验和钙磷沉积试验结果表明HA涂层具有较好的耐蚀性和骨诱导性.     

CaCO3和CaHPO4·2H2O粉末配比对激光熔覆原位合成羟基磷灰石涂层的影响

使用碳酸钙(CaCO3)和二水磷酸氢钙(DCPD,CaHPO4·2H2O)混合粉末在纯钛表面利用激光熔覆的法制备羟基磷灰石HA,Ca5(PO4)3(OH)涂层,研究CaCO3和DCPD的质量比对涂层相组成和微观组织的影响。研究发现,CaCO3和DCPD之间的反应不仅在涂层中生成结晶度较高的HA,同时还生成了一定量的磷酸四钙(TTCP,Ca4P2O9),α-磷酸钙(α-TCP,α-Ca3(PO4)2),β-磷酸钙(β-TCP,β-Ca3(PO4)2)和焦磷酸钙(Ca2P2O7),且各相的含量与混合粉末的钙磷原子比有较大关系。HA只有在混合粉末的钙磷原子比大于1.54的情况下才能生成,其含量随钙磷原子比的升高而缓慢增加;当混合粉末的钙磷原子比达到2.0时,涂层中的HA的含量达到25%(质量分数),同时涂层中还存在大量的TTCP,因此制备的涂层需要进行一定的后续热处理以增加其中HA的含量。由于制备过程中粉末之间的反应会生成大量的气体,因此制备的涂层均为多孔结构,其中用钙磷原子比为2.0的混合粉末制备的涂层中,孔隙的尺寸在100~300μm之间。粉末钙磷原子比还能影响涂层的结合强度、孔隙率和裂纹数量。随钙磷原子比的升...     

电沉积制备镁合金HA涂层的组织及其可降解性能

采用碱热处理＋电沉积＋碱热处理相结合的工艺,在Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材表面制备羟基磷灰石（HA）涂层。利用X射线衍射和SEM对涂层的组织和形貌进行了分析,对合金板材及HA涂层板材在SBF溶液中的可降解性能进行了研究,结果表明：通过前碱热处理＋电沉积＋后碱热处理的方法在电沉积温度50℃,电压10 V条件下,在Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材表面制备出了平整、致密的HA涂层,其Ca/P的比值（1.72）与人骨的（1.67）相近;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液腐蚀过程中,发现3 d时腐蚀液穿过HA涂层开始浸蚀基体。随着腐蚀时间的延长,部分点蚀的直径扩大,构成局部腐蚀;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液中的初始腐蚀速率低于未涂层的合金板材,其在SBF溶液中的初始pH值的变化低于未涂层的,随降解时间延长,pH变化幅度开始增大,10 d后pH值平均值约为9.2,随后逐步趋于稳定;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液中的初始自腐蚀电位与未涂层的相比正移200 mV以上,亦说明了其在SBF溶液中的初始腐蚀速率低于未涂层的,但是随着涂层的脱落将促使腐蚀速率增大。     

工艺参数和热处理对纯钛表面激光熔覆原位合成羟基磷灰石涂层中物相组成的影响

使用CaCO3和CaHPO4混合粉末,在纯钛表面通过激光熔覆原位合成的方法制备羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)涂层,研究了激光功率,扫描速度和热处理对涂层物相的影响,以期提高涂层中HA的含量。结果表明,低功率下,涂层的主要组成物相为磷酸四钙(Ca4(PO4)2O,TTCP),同时有少量的HA,α-磷酸钙(α-Ca3(PO4)2,α-TCP),CaO和CaTiO3;随功率的增加,涂层中的TTCP,HA和 CaO逐渐减少,只剩下α-TCP和CaTiO3。与功率相比,扫描速度对涂层物相的影响较小。当激光功率为400 W时,不同扫描速度下涂层的物相没有发生明显的变化,主要物相均为TTCP。将涂层在800 ℃下保温5 h,然后随炉冷却,可以使涂层中的TTCP和α-TCP全部转变为HA,进而得到含HA较多的涂层。     

电沉积制备Mg-Zn-Ca-Zr合金HA涂层的研究

采用碱热处理＋电沉积＋碱热处理相结合的工艺在Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材表面制备羟基磷灰石（HA）涂层。利用X射线衍射和SEM对不同电沉积工艺参数下制备出的涂层组织和形貌进行了分析。结果表明,电沉积工艺参数的变化对涂层组织产生很大影响,当电压为10 V时,随着温度提高,HA颗粒有长大的趋势;当温度一定时,随着电压升高,涂层沉积组织有由片状到颗粒状转变的趋势;电沉积制备Mg-Zn-Ca-Zr合金HA涂层的最佳工艺参数为电沉积温度50℃,电沉积电压为10 V左右。在此工艺条件下可制备出接近人骨的Ca/P比（1.67）的组织致密HA涂层。     

热处理对N80钢表面镍基合金涂层CO2腐蚀性能的影响

利用等离子热喷涂技术在N80钢表面制备了镍基合金涂层,并进行高温扩散处理。通过CO2高温高压腐蚀试验评价涂层在模拟油田环境中的耐蚀性能,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)方法分析了涂层的微观形貌和相组成。结果表明,镍基合金涂层由单质Ni相及固溶体Cr1.2Ni2.88、FeNi3、MoO2和CuO组成。经过600℃扩散处理后,涂层内原子结构更为致密。涂层的CO2高温高压腐蚀速率为0.0046mm/a,是原始涂层的1/100,具有优良的抗CO2高温高压腐蚀性能。     

AZ91镁合金表面电化学沉积羟基磷灰石涂层的制备及其耐蚀性

采用电化学沉积方法在AZ91镁合金表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层,研究了电沉积工艺参数对羟基磷灰石涂层形貌和相组成的影响,并通过腐蚀浸泡试验、极化曲线测试等方法对该涂层的耐蚀性进行了研究。结果表明:当溶液pH为4.5,温度为60℃时,涂层的致密性最好,呈放射状的结构,主要成分为HA相,涂层的厚度约为60~70μm,与基体结合较好;HA涂层对镁合金基体具有较好的保护作用,显著提高了基体合金在生理溶液中的耐蚀性。     

TC4钛合金表面化学镀Ni-P合金耐磨层研究

利用化学镀方法在TC4钛合金表面成功制备结合力良好的Ni-P合金耐磨层,研究了提高镀层结合力的方法,结合SEM、XRD、EDS等现代物理分析方法分析了不同温度热处理后镀层的组织结构,从而建立不同热处理温度、镀层结构与镀层硬度和耐磨性能的关系。结果表明:二次浸锌活化方法和热处理能显著提高镀层与基体的结合强度,经600℃热处理后镀层结合力达到35N。基材的硬度HV为3780MPa,磨损量为9.6mg,镀态镀层的硬度HV为5760MPa、磨损量为7.7mg。随着热处理温度升高Ni3P相增多,该相的弥散分布使镀层硬度增加,最高硬度HV达到9790MPa,但400℃后硬度降低,这是由于Ni3P相随着热处理温度的继续升高而发生偏聚,使弥散强化程度下降;镀层的磨损量随着热处理温度的升高而减小,说明耐磨性能随着热处理温度的升高而增强,600℃热处理后,虽然镀层晶粒长大、粗化及镀层硬度降低,但此时镀层晶格的完整性最佳,镀层塑性和韧性提高,所以耐磨性能最好。     

Hydrothermal Surface Modification of a Low Modulus Ti-Nb Based Alloy

采用尿素溶液对一种低模量近?型钛合金(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo,或TLM合金)进行不同温度的水热处理。采用SEM、XRD、XPS、压入法和接触角测试分析了TLM合金处理后的表面结构、化学成分、附着性和亲水性。在105和120℃水热处理后,合金表面形成了钛酸铵的纳米片薄膜;而150℃水热处理后形成了纳米颗粒薄膜,由锐钛矿TiO2和Nb2O5组成。随后的400℃退火热处理使铵盐分解和二氧化钛结晶。生成的氧化物薄膜具有良好的附着性。复合处理增强了TLM合金的亲水性,这有利于改善其生物相容性。     

中国钛工业概览

采用弯曲和循环拉伸实验研究了新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb(TLM)钛合金的形状记忆和超弹性性能.探讨了变形温度、总应变和热处理等对TLM钛合金形状记忆和超弹性的影响规律.结果表明:新合金在热轧态和在α β两相区固溶处理后空冷比从β相区固溶处理后空冷条件下具有较高的形变恢复率,最大恢复应变可达1.8%.随着总变形应变增加,形变恢复率降低.从β相区固溶处理后空冷后TLM合金具有较好的超弹性,优于热轧态或时效处理后TLM合金的超弹性能.     

感应钎涂中涂层与基体的热耦合效应

目的 研究钎涂中涂层感应热和基体感应热对基体温度场的耦合效应.方法 建立二维有限元模型,研究涂层制备全周期热载荷作用下涂层与基体的温度场变化规律,揭示涂层与基体感应热对基体热影响的耦合作用机制.以钛合金表面感应重熔钛基合金涂层为例,研究涂层和基体感应热耦合作用对基体的热影响,同时,对比研究涂层和基体感应热单独作用对基体...     

多孔β型钛合金及其微弧氧化涂层的体内植入研究

采用球形TLM:Ti-Zr-Sn-Mo-Nb粉末松装烧结在中心件表面制备多孔件,利用微弧氧化技术在多孔件表面进行改性,并制备复合有BMP的涂层.对多孔件和微弧氧化件的表面形貌、结构和成分进行分析;通过动物体内植入实验评价β型钛合金多孔材料生物涂层周围骨组织界面的新骨形成情况.结果表明:3种表面涂层均具有良好的生物相容性,但PCI/HA和PCI/HA2种复合涂层组较PCI组有明显的骨诱导活性,具有良好的临床应用前景.     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层在工程实际应用中较传统合金具有良好的前景,对近年来高熵合金涂层的研究进展进行了概述。首先对制备高熵合金涂层的表面熔覆技术进行详细的介绍,其中包括激光熔覆技术、等离子熔覆技术、氩弧熔覆技术,分析了各表面熔覆技术的优缺点;然后总结了高熵合金涂层的组织及性能特征,涂层中相的组成包括:固溶体相、金属间化合物、纳米析出相、非晶相;性能上,高熵合金涂层由于各种效应的作用,具有高强度及硬度、优异的耐磨性、良好的耐腐蚀性及高温抗氧化性等一系列优异的性能;而后进一步分析了表面熔覆技术工艺参数对高熵合金涂层质量的影响规律、合金元素对高熵合金涂层性能的影响及热处理对高熵合金涂层相组织演变的影响;最后对高熵合金涂层的应用前景及其未来的研究方向进行展望。     

热处理温度对AZ91D合金表面Ni-P-SiC复合镀层性能的影响

目的提高镁合金表面Ni-P-SiC复合镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能。方法采用加入SiC微粒的Ni-P化学镀溶液,在AZ91D镁合金表面制备Ni-P-SiC复合镀层,并在不同温度下进行热处理,通过X射线衍射(XRD)、显微硬度测试、电化学腐蚀测试和摩擦磨损实验等方法分析和评价镀层的组织构成、显微硬度、耐腐蚀性能和耐磨性能。结果 Ni-P-SiC复合镀层经320℃热处理后,组织结构由非晶向晶体转变,并伴随有Ni3P相的析出。此温度下热处理的Ni-P-SiC复合镀层:显微硬度最高,可达1120HV,为未热处理时显微硬度(620HV)的1.81倍;自腐蚀电位为–0.697 V,较未热处理样品的(–0.727 V)有所提高;腐蚀电流密度基本最小,为0.984μA/cm~(–2);磨损体积最小,为0.324×10~(–3) mm~3。340℃热处理的复合镀层则磨损体积最大,为1.43×10~(–3) mm~3。结论在AZ91D镁合金表面制备的Ni-P-SiC复合镀层经过320℃热处理保温1 h后,复合镀层的硬度、耐腐蚀性能和耐磨性能均有所提高。     

热轧态TC4合金不同热处理后的组织变化及硬度

通过热膨胀法测定TC4合金的(α+β)/β相变温度,研究不同温度、不同冷却方式下的热处理工艺对热轧态TC4合金的显微组织及硬度的影响。结果表明,(α+β)/β相变温度范围在970～990℃之间;(α+β)两相区温度范围内退火,随着温度的升高,α→β的转变程度增大,得到由等轴α和转变态β构成的双态组织;相变点以上温度退火,得到明显的魏氏组织;高温退火、冷速过快时,得到马氏体组织;高温退火对合金硬度的影响较大。