羥基磷灰石（HA）/鈦（Ti）金屬生物陶瓷涂層綜合了HA優(yōu)異的生物活性與Ti金屬良好的力學性能,已成為一類重要的人工骨植入材料。但在應用中存在著界面結(jié)合強度不高、HA從基體中脫落的問題。針對上述問題,論文基于有限元分析,模擬涂層應力場變化,優(yōu)化涂層的結(jié)構(gòu)設(shè)計,采用激光熔覆法制備HA/Ti梯度生物涂層,分析梯度涂層的形貌、結(jié)構(gòu)和成分,測定其阻抗性和界面力學性能,以期提高涂層與基體間的界面結(jié)合強度,并保障其生物相容性。利用有限元軟件ADINA模擬涂層應力場分布,對HA/Ti涂層的層次結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,包括涂層的厚度、成分梯度等,以便得到性能連續(xù)變化的生物梯度涂層,緩和涂層內(nèi)部及界面處的殘余應力。結(jié)果表明,在厚度相同條件下,從單層純HA涂層,至雙層、多層梯度涂層界面區(qū)域應力值變化越來越緩,涂層應力值隨層數(shù)的增加而降低,與純HA涂層相比,HA/HT/T梯度涂層應力與表面應力分別降低了59 MPa和84.2 MPa;而在相同梯度涂層中,涂層內(nèi)部應力及表面應力隨涂層厚度的增加而增加。實驗優(yōu)選了梯度涂層（HA/HT/T涂層）的設(shè)計方案,由表面到基底層的成分依次為:HA、50 wt%TiO2加50 wt%... 

【文章來源】：石家莊鐵道大學河北省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 醫(yī)用金屬材料研究現(xiàn)狀
        1.2.2 HA/鈦金屬生物活性陶瓷涂層研究現(xiàn)狀
        1.2.3 HA/鈦金屬涂層的制備方法概述
        1.2.4 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域中存在的問題
    1.3 論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 創(chuàng)新點
第二章 有限元模擬HA/鈦金屬梯度涂層應力場分布
    2.1 引言
    2.2 材料和方法
        2.2.1 實驗設(shè)備及軟件條件
        2.2.2 實驗模型及參數(shù)確定
        2.2.3 HA/鈦金屬涂層熱應力場模擬過程
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 涂層熱應力分布模擬結(jié)果
        2.3.2 HA涂層梯度結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
    2.4 本章小結(jié)
第三章 HA/鈦金屬梯度生物涂層的激光熔覆法制備
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗材料及來源
        3.2.2 實驗設(shè)備
        3.2.3 HA粉體的制備
        3.2.4 鈦金屬基體的前期預處理
        3.2.5 預置涂層法制備HA/鈦金屬涂層實驗過程
        3.2.6 同軸送粉法制備HA/鈦金屬涂層實驗過程
        3.2.7 激光熔覆HA涂層后期熱處理工藝
    3.3 涂層的表征和性能測定
        3.3.1 涂層的SEM形貌
        3.3.2 組織結(jié)構(gòu)測定
        3.3.3 元素成分分析
        3.3.4 電化學交流阻抗分析
        3.3.5 涂層表面物相測定
        3.3.6 涂層與基體界面結(jié)合強度測定
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 鈦金屬基體預處理結(jié)果
        3.4.2 預置涂層法制備HA/鈦金屬涂層宏觀形貌
        3.4.3 預置涂層法制備HA/鈦金屬涂層的形貌及微區(qū)元素分析
        3.4.4 預置涂層法制備HA/HT/T涂層的交流阻抗分析
        3.4.5 預置涂層法制備HA/鈦金屬涂層缺陷分析
        3.4.6 同軸送粉法制備HA/鈦金屬涂層宏觀形貌
        3.4.7 同軸送粉法制備HA涂層微觀組織形貌及微區(qū)元素分析
        3.4.8 同軸送粉法制備的HA/HT/T梯度涂層交流阻抗分析
        3.4.9 同軸送粉法制備的三種涂層表面形貌及元素對比分析
        3.4.10 同軸送粉法制備的三種涂層交流阻抗分析
        3.4.11 X光電子能譜分析
        3.4.12 HA/鈦金屬涂層的XRD分析
        3.4.13 HA/鈦金屬涂層結(jié)合強度測定結(jié)果
        3.4.14 工藝條件對涂層結(jié)構(gòu)、性能的影響規(guī)律
        3.4.15 涂層結(jié)構(gòu)對涂層界面結(jié)合強度影響機理分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 HA/鈦金屬梯度涂層的生物相容性研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 主要實驗儀器及試劑
        4.2.2 HA涂層材料與模擬體液相互作用實驗步驟
        4.2.3 細胞毒性實驗方法步驟
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 模擬體液實驗結(jié)果分析與討論
        4.3.2 HA/HT/T涂層成纖維細胞毒性實驗結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
附錄
個人簡歷、在學期間參加的項目及發(fā)表的學術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2903007