【摘要】：等離子噴涂羥基磷灰石涂層在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在著力學(xué)性能與生物學(xué)性能需求相互矛盾的問(wèn)題,而通過(guò)涂層結(jié)構(gòu)的梯度設(shè)計(jì)可以有效地解決上述問(wèn)題。本文首先設(shè)計(jì)了兩種不同結(jié)構(gòu)的涂層,通過(guò)控制顆粒的熔化狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)涂層的制備,設(shè)計(jì)并制備了上層結(jié)構(gòu)疏松、下層結(jié)構(gòu)致密,且具有不同厚度比例的梯度涂層,并對(duì)其組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能進(jìn)行了比較。搭建了HA涂層疲勞性能測(cè)試平臺(tái),著重測(cè)試了幾種HA梯度涂層的疲勞行為及其影響因素。首先通過(guò)調(diào)節(jié)噴涂工藝參數(shù)控制顆粒的熔化狀態(tài),制備出了目標(biāo)結(jié)構(gòu)涂層。通過(guò)基體升溫的方式改善了涂層的組織與力學(xué)性能,其中疏松結(jié)構(gòu)涂層的孔隙率達(dá)到8.8%,且含有一定的非晶相,可作為表層涂層。而結(jié)構(gòu)致密涂層的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到30.62MPa,結(jié)晶度達(dá)到71.43%,顯微硬度達(dá)到320.79Hv,具備良好的綜合性能。采用上述兩種結(jié)構(gòu)的涂層制備了具有不同厚度比例的梯度涂層,并對(duì)其組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能進(jìn)行了分析測(cè)試。發(fā)現(xiàn)不論在何種厚度比例下均未測(cè)試出含有CaO相,說(shuō)明上層涂層對(duì)下層涂層進(jìn)行了全面的覆蓋。梯度涂層的結(jié)合強(qiáng)度隨結(jié)構(gòu)疏松涂層占比的升高而下降。搭建了HA涂層疲勞性能測(cè)試平臺(tái),研究結(jié)果表明涂層自身的組織結(jié)構(gòu)及厚度對(duì)于涂層的疲勞性能產(chǎn)生了重要的影響。梯度涂層的疲勞性能隨著疏松結(jié)構(gòu)涂層占比的降低而提高。在總厚度為200μm的梯度涂層中,疏松/致密厚度比為1:3的羥基磷灰石梯度涂層結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到36.23MPa,疲勞性能測(cè)試后裂紋密度僅上升2.81%,具備良好的綜合性能。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4

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本文編號(hào)：2608890