ha短切碳纖維生物復(fù)合材料的制備及性能的研究

1、山東理工大學(xué)山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文HA短切碳纖維生物復(fù)合材料的制備短切碳纖維生物復(fù)合材料的制備及性能的研究及性能的研究PreparationPropertyofShtCarbonFiberReinfcedHydroxyapatiteBiocomposite研究生：王新廣王新廣指導(dǎo)教師：谷萬里谷萬里教授教授協(xié)助指導(dǎo)教師：牛宗偉牛宗偉副教授副教授申請(qǐng)學(xué)位門類級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：材料加工工程材料加工工程研究方向：生物復(fù)合生物復(fù)合材料

2、材料論文完成日期：2011年4月20日單位代碼：10433學(xué)號(hào)：Y0801001分類號(hào)：TB331密級(jí)：萬方數(shù)據(jù)山東理工大學(xué)碩士論文摘要I摘要本文采用改性碳纖維提高羥基磷灰石陶瓷材料的力學(xué)性能，原位復(fù)合法(insuit)制備羥基磷灰石(HA)短切碳纖維生物復(fù)合材料粉體，熱壓燒結(jié)制備復(fù)合材料塊體，并對(duì)制備的復(fù)合材料塊體進(jìn)行物理和力學(xué)性能測(cè)試，對(duì)試樣斷口進(jìn)行掃描電鏡(SEM)分析。實(shí)驗(yàn)首先用溶膠凝膠法(solgel)合成了純羥基磷灰石粉體。

3、對(duì)合成的粉體在不同的溫度下進(jìn)行煅燒，用X射線衍射(XRD)儀分析粉體相結(jié)構(gòu)的變化，用謝樂公式計(jì)算晶粒的大小。結(jié)果表明：隨著溫度的升高，羥基磷灰石粉體的結(jié)晶度升高，衍射曲線逐漸變尖銳，HA衍射峰和標(biāo)準(zhǔn)PDF卡完全匹配，證明實(shí)驗(yàn)合成了高純度的羥基磷灰石粉體；計(jì)算表明燒結(jié)后粉體晶粒逐漸長(zhǎng)大到50nm左右。采用超聲波清洗儀對(duì)碳纖維(carbonfiber，簡(jiǎn)稱Cf)進(jìn)行清洗分散處理，為提高材料的界面結(jié)合，對(duì)分散后的碳纖維進(jìn)行表面改性處理，并用S

4、EM和傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)儀對(duì)碳纖維表面進(jìn)行分析表征。結(jié)果表明：氧化處理后的碳纖維表面變粗糙，用不同濃度的鹽酸氧化處理后的碳纖維表面都有大量含氧官能團(tuán)出現(xiàn)；用濃鹽酸和8%氫氧化鈉溶液氧化處理后的碳纖維表面腐蝕嚴(yán)重，影響了碳纖維的力學(xué)性能。以短切碳纖維為增強(qiáng)相，采用原位復(fù)合法制備HA短切碳纖維生物復(fù)合材料粉體；分析了熱壓燒結(jié)溫度和壓力對(duì)復(fù)合材料的物理和力學(xué)性能的影響，通過分析不同溫度下復(fù)合材料的XRD譜圖，確定最佳燒結(jié)工藝條件：

5、真空狀態(tài)，燒結(jié)溫度1473K，燒結(jié)壓力30MPa，燒結(jié)時(shí)間10min。對(duì)制備的復(fù)合材料塊體進(jìn)行物理和力學(xué)性能測(cè)試，利用SEM對(duì)復(fù)合材料斷口形貌進(jìn)行分析表征。結(jié)果表明：復(fù)合材料的電阻率極大，超過3.33106Ωm，接近于絕緣體；復(fù)合材料相對(duì)密度、彎曲模量、彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性在碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)出現(xiàn)最大值，分別為99.75%、36GPa、130MPa和1.82MPam12，其中彎曲模量和彎曲強(qiáng)度均達(dá)到或超過人體致密骨的平均水平；氧化處理