稀土对激光熔覆生物陶瓷涂层强度的影响

测试了激光熔覆生物陶瓷涂层与基体的结合强度、涂层抗弯、抗拉和抗压强度，并计算了弹性模量。结果表明，稀土能够提高涂层与基体的结合强度、抗弯及抗拉强度，但降低了涂层的抗压强度。稀土在激光熔覆条件下充分扩散传质弥散分布于涂层熔池内，分散的稀土颗粒促进晶体形核和成长，细化晶粒，强化涂层。激光熔覆涂层复合材料满足生理条件下的强度要求。     

激光熔覆生物陶瓷涂层的组织结构

借助ＸＲＤ及ＳＥＭ对ＴＣ４钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的组织结构进行了研究。结果表明,该涂层为含ＨＡ等钙磷基复合相结构,其组织具有择优取向,有序分布的胞状微晶特征,晶内局部区域有细小粒状物析出,晶界存在第二相,涂层与基体界面为化学冶金结合。该涂层提高了与自然生物硬组织组织结构特性的相似程度。     

温度对激光熔覆生物陶瓷涂层物相的影响

温度是影响激光熔覆原位合成生物陶瓷涂层成分的一个重要因素.在不同温度下,相同的原料成分将得到不同的物相,相应地会影响涂层生物相容性和生物活性.为了讨论不同温度,特别是高温对激光熔覆涂层物相的影响,用烧结的方法,在温度为900～1400℃范围内,采用XRD手段比较性地研究了相同的陶瓷原料获得的不同成分.结果发现,各种温度下都能获得生物陶瓷物相,当温度在1292℃附近时,获得的生物陶瓷成分物相最多.由于动力学和热力学条件具备,激光熔覆生物陶瓷涂层在不同的温度段能够获得成分各异的钙磷物相.     

激光熔覆生物陶瓷涂层艺优选的研究

针对激光熔覆合成生物陶瓷涂层的传热提出了有限元的数理模型,用可选的9种制备工艺进行数值计算,并结合生物材料功能性的要求进行了讨论.计算结果表明激光熔覆TC4基材表面同步原位合成生物陶瓷涂层的最佳激光功率分布密度为12.73～15.27MW/m2,相应地匹配扫描速度为1.05×10-2m/s.实验证明在该工艺条件下,熔化的涂层和基材界面之间在高温下存在物质的相互传输,改变了界面物质的分布状况,使本来性质差异较大的界面材料发生复杂的化学反应,从而使涂层和基材界面达到冶金结合.实验与计算结果一致.     

激光熔覆工艺参数对生物陶瓷涂层组织性能的影响

采用激光熔覆技术,在Ti-6Al-4V合金表面制备了生物陶瓷复合涂层,并对激光熔覆工艺参数与涂层组织及性能的关系进行了对比分析.结果表明,激光熔覆生物陶瓷复合涂层的优化工艺参数为:输出功率2.5kW,扫描速度140mm/min,光斑尺寸15mm×1mm.在优化工艺参数下获得了表观质量完好且与基体形成冶金结合的生物陶瓷复合涂层,涂层中最高显微硬度值达到1474HV0.3,物相组成主要为CaTiO3、 HA(Ca10(PO4)6(OH)2)、α-TCP(α-Ca3(PO4)2)、β-TCP(β-Ca3(PO4)2)等.     

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.     

工艺参数对钛合金激光熔覆 CBN 涂层几何形貌的影响

目的获得制备形貌较佳的CBN激光熔覆层的工艺参数。方法以CBN粉末为熔覆材料,在TC11钛合金表面制备CBN熔覆层。设计正交试验,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,研究工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量、预置层厚度)对涂层几何形貌的影响规律。结果随着激光功率、扫描速度、离焦量和预置层厚度的增大,熔覆层宽度、高度以及熔池深度都发生相应的改变。其中扫描速度对熔覆层形貌的影响最大,其次为激光功率和预置层厚度,离焦量的影响最小。随着激光功率增大,熔覆层宽度先增大后减小,熔覆层高度逐渐降低,熔池深度逐渐增大。扫描速度、离焦量和预置层厚度的增加都导致熔覆层宽高和熔池深度的减小。结论最优的工艺参数为:激光功率1400W,扫描速度4mm/s,离焦量35mm,预置层厚度0.4mm。     

激光熔覆Fe-Ti-B复合材料涂层的组织

选用合适的激光工艺参数及涂层成分,利用激光熔覆工艺在45料涂层.远离平衡态的激光表面处理工艺使涂层中原位析出了一定数量的不同于稳定相的亚稳定相.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等手段对涂层的显微组织及相结构进行了研究.结果表明:涂层中主要含有呈块状、条状、颗粒状或团絮状分布的Fe2B(Fe3B)/α-Fe和TiB2(TiB)/α-Fe低熔点共晶或离异共晶组织;原位共晶相析出时与基体保持某种最合理的空间取向,在α-Fe基体与原位析出相界面上存在隐约可见的位错堆积.     

激光熔覆镍基合金涂层组织结构研究

采用扫描是镜、Ｘ射线衍仪及高分辨透射电镜，研究了激光熔覆Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｓｉ高温合金涂层的组织结构，结果表明，得到的熔覆层为细化的树枝晶，由γ相与硼化物等的多元共晶组成。Ｘ射线分析测得平均点阵常数为３．５７２人。界面与基材形成稀释度很低的冶金结合。同时分别给出γ基体相「０１３」晶带和硼化物「０１０」晶带的电子射谱，以及界面高分辨象。     

Y2O3对激光涂覆生物陶瓷涂层的影响

在钛合金表面除预置ＣａＨＰＯ４．２Ｈ２Ｏ,ＣａＣＯ３粉末外,还加入稀土氧化物Ｙ２Ｏ３,经激光处理后,实现了合成与涂覆同步制备含ＨＡ活性生物陶瓷涂层的复合材料。试验结果表明,Ｙ２Ｏ３的加入对ＨＡ的合成及其结构稳定性,生物陶瓷涂层组织细化以及力学性能均有促进和改善。     

激光熔敷陶瓷涂层综述

总结了激光熔敷陶瓷涂层的特点，分析了熔敷陶瓷涂层存在的问题，并阐述了自生陶瓷涂层的优点。     

Y2O3-CeO2稀土氧化物对激光熔覆生物陶瓷涂层中HA的影响

为降低激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,提高涂层与基材的结合强度,选用宽带激光熔覆方法,在TC4合金表面制备一层含HA和β-TCP的梯度活性生物陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对在体外模拟体液中浸泡14d后的涂层进行形貌和相组成的研究。结果表明:当Y2O3质量分数为0.6%,CeO2质量分数分别为0%,0.2%,0.4%和0.6%时,生物陶瓷涂层在SBF中浸泡14d后,基材与涂层之间呈良好的冶金结合;涂层表面都有白色球状颗粒生成;且涂层当中HA的生成量各不相同。当CeO2质量分数为0%时几乎不生成HA,为0.2%时HA的生成量最大,而后随着CeO2的含量增加HA生成量减少。说明当Y2O3质量分数为0.6%,CeO2的含量为0.2%时,生物陶瓷涂层具有较好的生物活性。     

激光熔覆陶瓷涂层的研究现状

激光熔覆技术是近几十年来迅速发展起来的一种高新表面改性技术,为工程材料制备耐磨、耐蚀及耐热的表面涂层开辟了广阔的应用前景.系统地介绍了激光表面熔覆纯陶瓷涂层、金属基陶瓷复合涂层、生物陶瓷涂层及自生陶瓷涂层的研究现状和发展前景;并根据熔覆材料与基材的匹配要求及激光熔覆陶瓷涂层过程中产生的相关问题设计了陶瓷涂层的选择原则,为陶瓷材料的选择提供了参考.     

不同wCa/wP对宽带激光熔覆生物陶瓷涂层性能的影响

目的 对不同wCa/wP的宽带激光熔覆生物陶瓷涂层性能进行研究,探究wCa/wP对涂层硬度、生物相容性及生物活性的影响规律,寻求最优试验参数,为以后制备性能优良的涂层提供参考。方法 运用梯度设计思想,采用宽带激光熔覆技术,在钛合金表面分别制备wCa/wP为1.35、1.40、1.45的梯度生物陶瓷涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜、显微硬度仪、模拟体液浸泡试验、体外细胞试验,研究不同wCa/wP对生物陶瓷涂层组织结构、生物相容性以及生物活性的影响。结果 XRD结果表明,涂层主要由CaTiO3、HA、Ca2SiO4、CaO、TCP等相组成。硬度测试表明,wCa/wP=1.45的涂层平均显微硬度最高,而wCa/wP=1.35的涂层平均硬度最低。体外细胞试验表明,所有涂层上的MG63分布均匀,细胞形态良好,wCa/wP=1.40的涂层上的OD值增长较快,共同培养至第5天时,测得的OD值远高于其他涂层,相较于第1天的OD值增加最多。SBF浸泡试验表明,3种wCa/wP的陶瓷涂层都在表面覆盖了类骨磷灰石,wCa/wP=1.40的涂层,经浸泡后表面覆盖了最多的类骨磷灰石。观察细胞生长形态,细胞的许多丝状伪足紧贴在涂层上,使得细胞可以粘附在涂层上并生长,呈现出正常的梭形形态,具备较完整的细胞膜,wCa/wP=1.40的涂层上粘附的细胞数量更多、分布更为均匀。结论 当wCa/wP=1.40时,Ca-P生物陶瓷涂层不仅拥有良好的生物矿化能力,能够形成更多类骨磷灰石,而且涂层上增殖吸附的细胞数量最多,涂层表现出良好的生物相容性和生物活性。     

稀土含量对Ca-P陶瓷涂层组织及细胞相容性的影响

利用激光熔覆技术在医用钛合金表面制备一层梯度Ca-P陶瓷涂层,并研究了La_2O_3含量对其微观组织结构及细胞相容性的影响。通过OM,XRD,SEM,MTT法及倒置荧光显微镜对Ca-P陶瓷涂层的结合界面、物相、表面形貌,细胞活性及细胞生长形态进行分析。结果表明:Ca-P陶瓷涂层主要含有CaTiO_3、HA、TiO_2、β-TCP等物相。当Ca-P陶瓷涂层中La_2O_3质量分数为0.6%时,在2θ为32~33°附近其XRD图谱中羟基磷灰石(HA)的特征峰较高,表明其生成的生物活性相最多。并且其在模拟体液(SBF)浸泡14天后的表面上生成的HA最多,分布最广。细胞试验表明当La_2O_3质量分数为0.4%~0.6%时,梯度生物陶瓷涂层具有较佳的细胞相容性,有利于细胞的稳定增殖与生长。     

稀土元素和工艺参数对激光熔覆层微观形貌的影响

为了抑制激光熔覆过程中熔覆层裂纹的产生,在熔覆粉末中加入了稀土氧化物Y2O3.用CO2连续激光器在镍基高温合金基体表面熔覆自配粉末,同时分析了工艺参数对熔覆层微观形貌的影响.结果表明:Y2O3可以细化晶粒和抑制裂纹,扫描速度主要影响熔覆区晶粒的形状,功率和预置粉末厚度主要影响熔覆层的熔深和稀释率.最佳工艺参数是功率为400W,扫描速度为4mm/s,预置粉末厚度为1.4mm.     

激光熔覆混合粉末涂层的组织相容性研究

用5kW CO2激光器在16Mn钢表面激光熔覆铜基 钴基混合合金粉末、铜基 铁基混合合金粉末.观察了熔覆层的显微组织,研究了粉末配比、熔覆道次和激光功率等参数对熔覆层组织结构的影响.结果表明,一般情况下,铜基合金与其他合金粉末混合得到的熔覆层组织呈现两种完全不相容的组织形态,只有在适当的工艺参数下可以获得一定相容性的复合涂层.