人工指关节用C/C复合材料及其改性研究
发布时间：2023-06-02 04:35
碳/碳(C/C)复合材料具有密度低、几何稳定性强及弹性模量与人体骨相近等优点,在医学领域有着广阔应用前景。但其为生物惰性,材料本身不具显影性且耐磨性不高。针对上述局限性,本文通过添加增强相、在其表面制备碳化硅(SiC)和羟基磷灰石(HA)涂层等来分别提高其显影性、耐磨性和生物活性。首先,本文采用液相浸渍法制备C/C复合材料,研究了超声处理和炭化温度对C/C复合材料致密化、组织形貌和弯曲强度的影响。结果表明:炭化温度较低时(800℃),超声处理对C/C复合材料的制备过程和性能影响较小;炭化温度较高时(1200℃)时,由于超声波的振荡作用,处理后的试样结构中出现了多孔组织,这种多孔组织在弯曲受力时可阻断裂纹的传播,改善C/C复合材料的弯曲性能,其弯曲强度可达105MPa,且使C/C复合材料的断裂方式由脆性断裂转变成伪塑性断裂。其次,本文研究了硝酸和超声表面处理后,采用液相浸渍法结合热处理在C/C复合材料中添加增强相TaC,ZrO2及Ta2O5+SiC的工艺。结果表明:50%硝酸处理后的C/C复合材料表面生成较多有机官能团,这些有机官能团提高了C/C复合材料的润湿性,使得更多的ZrO2颗粒强...
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 人工关节概述
1.3 C/C复合材料的制备和医学应用
1.3.1 C/C复合材料的制备
1.3.2 C/C复合材料的医学应用
1.4 植入物C/C复合材料的表面改性研究
1.4.1 医用C/C复合材料表面羟基磷灰石涂层的生物活性改性
1.4.2 医用C/C复合材料表面碳化硅涂层的摩擦性能改性
1.5 本文研究背景及研究内容
1.5.1 本文研究背景
1.5.2 本文的研究内容
第二章C/C复合材料的致密化、组织结构及力学性能表征
2.1 引言
2.2 实验材料及实验设备
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验设备与仪器
2.2.3 实验方法
2.2.4 试样致密化测试
2.2.5 弯曲强度测试
2.2.6 实验表征
2.3 结果与分析
2.3.1 不同的超声波处理时间和炭化温度对C/C复合材料致密化的影响
2.3.2 不同的超声波处理时间和炭化温度对C/C复合材料弯曲强度的影响
2.4 本章小结
第三章C/C复合材料显影性和力学性能的改性研究
3.1 引言
3.2 实验材料和实验方法
3.2.1 实验材料及设备
3.2.2 实验方法
3.2.3 弯曲强度测定
3.2.4 显影实验
3.2.5 实验表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 酸化处理中硝酸浓度对C/C复合材料显影性能和弯曲性能的影响
3.3.2 不同处理方式及浸渍液对C/C复合材料组织结构和弯曲性能的影响
3.3.3 不同的浸渍溶液及浓度对C/C复合材料组织，显影性能和弯曲性能的影响
3.4 本章小结
第四章 C/C复合材料表面SiC涂层的制备、表征及摩擦磨损性能研究
4.1 引言
4.2 实验材料及实验方法
4.2.1 实验材料及实验设备
4.2.2 实验参数及实验过程
4.2.3 摩擦磨损实验
4.2.4 形貌和结构表征
4.3 结果与分析
4.3.1 烧结温度对SiC涂层制备及摩擦磨损性能的影响
4.3.2 保温时间对SiC涂层的制备及摩擦磨损性能的影响
4.3.3 包埋材料中各物质之间的比例对SiC涂层的制备及摩擦性能的影响
4.4 本章小结
第五章C/C复合材料表面HA涂层的制备及表征
5.1 引言
5.2 实验材料及实验方法
5.2.1 实验材料及实验设备
5.2.2 实验参数及实验过程
5.2.3 电化学沉积实验
5.2.4 HA涂层的后处理
5.2.5 溶解实验
5.2.6 形貌和结构表征
5.3 结果与分析
5.3.1 电解质溶液浓度及NaOH溶液处理对HA涂层组成及形貌的影响
5.3.2 沉积温度及NaOH溶液处理对HA涂层组成及表面形貌的影响
5.3.3 Na+浓度对HA涂层表面形貌，组织成分及溶解性能的影响
5.3.4 NaOH溶液浓度对HA涂层表面形貌，组织成分及溶解性能的影响
5.4 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
本文编号：3827675
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 人工关节概述
1.3 C/C复合材料的制备和医学应用
1.3.1 C/C复合材料的制备
1.3.2 C/C复合材料的医学应用
1.4 植入物C/C复合材料的表面改性研究
1.4.1 医用C/C复合材料表面羟基磷灰石涂层的生物活性改性
1.4.2 医用C/C复合材料表面碳化硅涂层的摩擦性能改性
1.5 本文研究背景及研究内容
1.5.1 本文研究背景
1.5.2 本文的研究内容
第二章C/C复合材料的致密化、组织结构及力学性能表征
2.1 引言
2.2 实验材料及实验设备
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验设备与仪器
2.2.3 实验方法
2.2.4 试样致密化测试
2.2.5 弯曲强度测试
2.2.6 实验表征
2.3 结果与分析
2.3.1 不同的超声波处理时间和炭化温度对C/C复合材料致密化的影响
2.3.2 不同的超声波处理时间和炭化温度对C/C复合材料弯曲强度的影响
2.4 本章小结
第三章C/C复合材料显影性和力学性能的改性研究
3.1 引言
3.2 实验材料和实验方法
3.2.1 实验材料及设备
3.2.2 实验方法
3.2.3 弯曲强度测定
3.2.4 显影实验
3.2.5 实验表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 酸化处理中硝酸浓度对C/C复合材料显影性能和弯曲性能的影响
3.3.2 不同处理方式及浸渍液对C/C复合材料组织结构和弯曲性能的影响
3.3.3 不同的浸渍溶液及浓度对C/C复合材料组织，显影性能和弯曲性能的影响
3.4 本章小结
第四章 C/C复合材料表面SiC涂层的制备、表征及摩擦磨损性能研究
4.1 引言
4.2 实验材料及实验方法
4.2.1 实验材料及实验设备
4.2.2 实验参数及实验过程
4.2.3 摩擦磨损实验
4.2.4 形貌和结构表征
4.3 结果与分析
4.3.1 烧结温度对SiC涂层制备及摩擦磨损性能的影响
4.3.2 保温时间对SiC涂层的制备及摩擦磨损性能的影响
4.3.3 包埋材料中各物质之间的比例对SiC涂层的制备及摩擦性能的影响
4.4 本章小结
第五章C/C复合材料表面HA涂层的制备及表征
5.1 引言
5.2 实验材料及实验方法
5.2.1 实验材料及实验设备
5.2.2 实验参数及实验过程
5.2.3 电化学沉积实验
5.2.4 HA涂层的后处理
5.2.5 溶解实验
5.2.6 形貌和结构表征
5.3 结果与分析
5.3.1 电解质溶液浓度及NaOH溶液处理对HA涂层组成及形貌的影响
5.3.2 沉积温度及NaOH溶液处理对HA涂层组成及表面形貌的影响
5.3.3 Na+浓度对HA涂层表面形貌，组织成分及溶解性能的影响
5.3.4 NaOH溶液浓度对HA涂层表面形貌，组织成分及溶解性能的影响
5.4 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
本文编号：3827675
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