激光熔覆生物陶瓷復(fù)合涂層組織及性能研究.pdf

1、在鈦合金表面制備生物陶瓷涂層，結(jié)合了基體材料的強度和陶瓷材料的生物活性，被認(rèn)為是目前最有前途的一種承重骨替換材料。本研究旨在利用激光熔覆技術(shù)在鈦合金(Ti-6Al-4V)表面構(gòu)建梯度生物活性復(fù)合陶瓷涂層，以達到制備高性能、高可靠性生物植入材料的目的。 本文以廉價的CaCO3和CaHPO4·2H2O為前驅(qū)粉末，通過涂層成分設(shè)計，在鈦合金表面激光熔覆制備了生物陶瓷涂層，利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(

2、EPMA)、熱分析儀(TG-DSC)、硬度計等檢測手段對鈦合金表面涂層的形貌結(jié)構(gòu)、組成、成分分布、力學(xué)性能及其體外誘導(dǎo)能力進行了詳細(xì)的分析與研究；并且探討了稀土氧化物CeO2對涂層的影響。 結(jié)果表明，熔覆層表面形貌基本呈網(wǎng)絡(luò)狀，反應(yīng)生成的CaTiO3均勻分布在磷酸鈣陶瓷相之間。激光熔覆層大體分為陶瓷層、過渡層以及熱影響區(qū)3個層次?；w與過渡層、過渡層與陶瓷層之間彼此緊密結(jié)合，無明顯界線。由基體至涂層存在成分梯度，鈦含量逐漸減少，

3、磷、鈣含量逐漸增加。 CeO2的添加影響著生物陶瓷復(fù)合涂層中形貌和磷酸鈣相的形成。CeO2的加入使涂層中HA+TCP逐漸增加，涂層組織均勻，裂紋減少。從動力學(xué)角度分析得到，當(dāng)加入CeO2時，對應(yīng)溫度點的激活能E較小，證明CeO2對HA的生成具有催化作用。 生物陶瓷復(fù)合涂層的性能測試表明添加0.6wt．％CeO2生物活性涂層的硬度沿著涂層厚度方向梯度變化，在陶瓷層可達到較高的硬度(1200～1600 HV)；陶瓷層的斷裂韌