【摘 要】
:
金属氧化物陶瓷涂层具有良好的耐蚀性、耐磨性和生物相容性,是近年来医用植入体表面改性的热点材料。本文采用磁控溅射技术在医用TC4钛合金表面制备了Ta2O5、Nb2O5、Zr O2和Ti O2四种金属氧化物涂层以及单层、复合和梯度三种结构的Ta2O5基涂层,围绕涂层的制备、微观结构与性能进行了系统地研究。采用有限元方法分析了TC4表面四种氧化物涂层和三种Ta2O5基涂层的残余热应力。结果表明:(1)四
【基金项目】
:
湖南省自然科学基金项目《医用镁合金表面功能梯度涂层的制备及其性能研究》(项目编号是2020JJ6079); 湖南省教育厅科学研究重点项目《医用钛合金表面梯度陶瓷复合涂层的微观结构与性能研究》(项目编号是20A159);
论文部分内容阅读
金属氧化物陶瓷涂层具有良好的耐蚀性、耐磨性和生物相容性,是近年来医用植入体表面改性的热点材料。本文采用磁控溅射技术在医用TC4钛合金表面制备了Ta2O5、Nb2O5、Zr O2和Ti O2四种金属氧化物涂层以及单层、复合和梯度三种结构的Ta2O5基涂层,围绕涂层的制备、微观结构与性能进行了系统地研究。采用有限元方法分析了TC4表面四种氧化物涂层和三种Ta2O5基涂层的残余热应力。结果表明:(1)四种氧化物涂层中残余热应力最大值由小到大的顺序是Ti O2(1.03 MPa)<Zr O2(10.2 MPa)<Nb2O5(19.7MPa)<Ta2O5(32.2 MPa);(2)随着涂层厚度的增加,Nb2O5涂层的残余热应力最大值增大,而Ta2O5、Ti O2和Zr O2涂层的残余热应力最大值呈先减小后增大的变化趋势;(3)当涂层总厚度为4μm时,Ta2O5梯度涂层的残余热应力最大值为27.5 MPa,与单层涂层和复合涂层相比分别降低了15.4%和8.9%。采用磁控溅射技术在TC4表面制备了四种氧化物涂层,研究了不同材料的涂层的微观结构与性能。结果表明:(1)四种涂层均表现为柱状生长模式,其中Ta2O5、Nb2O5和Ti O2涂层呈非晶结构,Zr O2涂层为四方晶相;(3)涂层的附着力由大到小的顺序为Ti O2(大于50N)>Zr O2(20.32 N)>Nb2O5(3.442 N)>Ta2O5(1.91 N);(4)Ti O2涂层的磨损率为16.45×10-5mm~3N-1M-1,较Ta2O5、Nb2O5和Zr O2涂层分别降低21%、25.6%和31.8%;(5)耐蚀性最好是Zr O2涂层,其次是Ta2O5和Nb2O5涂层,Ti O2涂层的耐蚀性最差。采用磁控溅射技术在TC4表面制备了三种Ta2O5基涂层,研究了不同结构的涂层的微观结构和性能。结果表明:(1)三种涂层呈非晶柱状生长模式;(2)梯度涂层具有最小的表面粗糙度和最好的亲水性,其次是复合涂层和单层涂层;(3)梯度涂层的附着力为25.81 N,较单层和复合分别提高21倍和0.64倍;(4)梯度涂层具有最高的H和H~3/E~2值,较单层分别提高32.9%和72.1%;(5)梯度的磨损率为3.57×10-5mm~3N-1M-1,较单层和复合涂层分别降低78%和34.3%;(6)Ta2O5膜层越厚,表面Ti含量越低,涂层的耐蚀性越好;单层涂层、复合涂层和梯度涂层对TC4的保护效果分别为99.5%、68.6%和53.4%。
其他文献
结构力学问题是最常见的工程问题之一,当前分析结构弹性力学问题最常用的数值方法是有限单元法。有限单元法需要将整个结构区域进行离散,处理的数据量大,计算时间长;其次,难以精确处理无限域和应力集中等问题。边界类型的分析方法以边界元法为代表,相比于有限单元法,边界元法以边界积分方程为理论基础,只需要对边界进行离散,不涉及体积离散,因而可以降低问题的维数,拥有较高的计算效率和计算精度。边界元法在分析非齐次弹
细长轴是航空发动机中重要的零部件之一,主要用来传递传动扭矩以及支撑传动零件,其长径比通常在20以上,刚性极差,切削加工过程中极容易发生加工变形及切削颤振,导致其加工效率低下且零件的尺寸精度难以保证。为满足国民经济和国防工业对航空发动机关键零部件制造精度越来越高的要求,本文拟通过数学建模、有限元分析和切削试验等综合手段,探究航空难加工材料细长轴的加工变形和切削颤振机理,分析工艺条件和切削参数对加工变
目的:探讨修饰荧光染料IR-820合成的IR-820@PSMA纳米颗粒,作为荧光探针和光热纳米剂辅助近红外荧光成像及光热疗法在宫颈癌细胞中的应用。方法:紫外分光光度计和荧光光谱仪对IR-820及IR-820@PSMA纳米颗粒的吸收、荧光光谱进行测定;透射电镜和粒度分析仪测定IR-820@PSMA纳米颗粒的形态,直径及分散情况。使用793 nm激光器,热成像仪评估IR-820和IR-820@PSMA
目的:从人群角度探索多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)暴露对糖、脂代谢潜在影响的可能机制,为胚胎源性的成年期疾病机制的研究提供流行病学证据。方法:选择在乌鲁木齐市某三甲医院分娩的200名孕妇及其新生儿为研究对象,收集生物样品和流行病学资料。用气相色谱-质谱联用法测定孕妇及其新生儿血液中16种PAHs总浓度;酶联免疫吸附(ELISA)试剂盒测定血糖
如今噪声问题已成为现代社会必然考虑的因素,且对相应的研究逐渐深入。边界元法用于处理现实声场这类无限域问题具有天然优势,只需要对边界进行离散的优势也使得该方法较有限元法等其他数值方法更易实现,且其处理得到的结果计算精度较高。频域边界元法在多频声辐射问题下的大型计算中需要优化才能符合现代计算效率要求,且数值反变换处理下会有误差累积现象;时域边界元法能避免频域法下额外的数值反变换工作,但在时间项处理上会
目的:针对肺结核疾病监测数据存在时间、空间自相关性和空间异质性的分布特征,本研究采用时空计量分析方法,分析全国和新疆肺结核发病时空分布特点,探索肺结核高危地区及影响肺结核发病的相关因素,为结核病防控提供科学依据和方法学参考。方法:基于2015-2019年全国31个省份和2016年新疆98区县、14地州的肺结核疫情数据,通过三维趋势分析和空间自相关分析寻找肺结核发病空间分布特征。同时,收集人口因素(
目的:以新疆某县为例,了解基层卫生服务能力建设现状,探讨在提升基层卫生服务能力发展过程中存在的问题,并提出针对性的对策建议。方法:2021年1-3月期间,采用方便抽样对新疆某县基层医疗机构、卫生人员和居民发放问卷进行调查;运用Excel 2010进行频数和构成比描述性统计,TOPSIS法结合RSR法进行综合评价;SPSS23.0进行t检验、卡方检验、多重线性回归分析、二分类非条件logistic回
高端智能装备的广泛应用使得电机的重要性日益凸显,电机作为生活生产的主要动力输出设备,对居民生活和社会发展起着至关重要的作用。一旦电机出现故障,轻则带来经济损失影响生产效率,重则引发灾难性事故威胁人身安全。目前电机故障多针对已知模型或实验工况,对于工作现场负载对电机产生的影响,考虑较少,个性化的电机自动在线监测系统是现代故障诊断的难题。针对电机运行环境多样,需求工况复杂,常规诊断算法适应性差的问题,
目的:探讨高频超声联合皮肤镜在基底细胞癌(BCC)、皮肤鳞状细胞癌(cSCC)的慢莫氏显微描记手术(sMMS)术前精确评估中的临床应用价值。评估高频超声联合皮肤镜在BCC、cSCC术前评估中的价值。方法:选取2018年11月至2021年11月新疆医科大学第一附属医院皮肤科病理诊断为BCC的病例共133例、cSCC的病例共49例,分别分成观察组和对照组。观察组BCC、cSCC术前完善高频超声和皮肤镜
对于轧钢加热炉来讲,它是存在有一定的热惯性的基础上,又可以凸显出比较常见的热滞后性的特征表现,然后通过对设备消耗的整改优化,能够使得设备工作性质得到充分的改变。在轧钢的生产运营的过程当中,它的加热炉是其中一个重要的内容,它的特点是节能降耗,本次通过轧钢加热炉的节能降耗情况进行详细的分析和探索。