磨損是人工關節(jié)失效的主要原因之一。人工關節(jié)植入人體后,每年將產生500萬顆左右的顆粒,直接影響人工關節(jié)的使用壽命。羥基磷灰石(HA)及其復合生物陶瓷涂層具有良好的生物活性和生物相容性,是人工植入體的理想材料。然而,涂層具有脆性大、強度低、耐磨性較差等缺陷,較難達到人體承重部位所需的力學要求,限制其在人體承重部位的應用。因此,改善生物陶瓷涂層材料性能,增加其耐磨性和機械強度,延長使用壽命,是人體關節(jié)植入材料今后發(fā)展的一個重要方向。近幾年,表面織構作為一種能夠有效改善表面摩擦學性能的技術手段,并被廣泛應用于表面油膜動壓潤滑及干摩擦研究中。本文利用等離子噴涂技術及飛秒激光加工打孔技術,在氧化鋯陶瓷增強HA復合涂層表面制備直徑不同,面覆率不同的圓凹坑形織構,利用掃描電子顯微鏡(SEM)和超景深三維輪廓儀表征織構表面和截面的形貌,利用顯微硬度儀測量涂層顯微硬度;利用UMT-3磨損試驗機在模擬人體環(huán)境,在牛血清潤滑條件下分別研究不同直徑和面覆率的織構涂層與磨損系數(shù)和磨損量之間的對應關系,得到最佳圓凹坑直徑及面覆率的織構。通過觀察不同載荷及往復速度下最佳織構涂層磨損后的織構形貌,研究織構涂層在牛血清...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 選題的研究背景及意義
    1.2 表面織構的研究綜述
        1.2.1 表面織構國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 表面織構國內研究現(xiàn)狀
        1.2.3 表面織構的加工工藝
        1.2.4 表面織構在人工關節(jié)方面的研究
    1.3 本文研究目的及內容
第2章 織構涂層的制備及性能測試方法
    2.1 試驗方案和方法
    2.2 試驗材料的準備
        2.2.1 基底材料的準備
        2.2.2 涂層材料準備
    2.3 復合織構涂層及表面織構的制備
        2.3.1 氧化鋯增強HA復合涂層的制備
        2.3.2 生物陶瓷涂層表面織構的參數(shù)設計及制備
    2.4 織構涂層形貌表征及硬度測試
    2.5 摩擦磨損試驗
        2.5.1 摩擦試驗設備
        2.5.2 摩擦磨損實驗夾具及材料準備
        2.5.3 磨損試驗流程
    2.6 本章小結
第3章 涂層性能表征研究
    3.1 織構涂層形貌分析
        3.1.1 涂層表面形貌
        3.1.2 涂層截面微觀形貌分析
    3.2 涂層硬度測試
    3.3 本章小結
第4章 織構化涂層摩擦磨損性能分析
    4.1 摩擦磨損實驗設計
    4.2 織構設計參數(shù)變化對涂層摩擦學性能影響
        4.2.1 圓凹坑直徑對涂層摩擦性能影響
        4.2.2 織構面覆率變化對涂層摩擦性能影響
        4.2.3 織構參數(shù)變化對涂層磨損深度的影響
    4.3 不同載荷作用下的織構涂層磨損機理
        4.3.1 載荷對織構涂層摩擦系數(shù)及磨損量影響
        4.3.2 載荷對織構涂層磨損機理影響
    4.4 速度變化對織構涂層摩擦磨損性能影響
        4.4.1 速度對織構涂層摩擦系數(shù)及磨損程度影響
        4.4.2 速度對織構涂層磨損機理影響
    4.5 織構減磨機理分析
        4.5.1 標準Stribeck曲線
        4.5.2 試驗結果分析
    4.6 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間參加的科研項目和成果



本文編號：3773341