鈦合金表面激光熔覆生物陶瓷涂層組織及性能的研究.pdf

1、在鈦合金基體上制備生物陶瓷涂層可以將生物陶瓷的穩(wěn)定性、良好的生物活性和金屬的高強(qiáng)度、良好韌性結(jié)合在一起。含硅羥基磷灰石(Si-HA)和含氟羥基磷灰石(FHA)因其成分與自然骨更為接近,能更有效地提高羥基磷灰石(HA)的生物活性并具有更低的溶解度,已成為臨床選用的主要的生物活性骨替換材料。激光熔覆技術(shù)由于可以獲得界面結(jié)合強(qiáng)度高、厚度可調(diào)等特殊性能的生物涂層,已成為生物陶瓷涂層制備中前景很好的方法。本文以HA+CaF2和HA+SiO2作為原

2、料,通過激光熔覆技術(shù)在TC4鈦合金表面制備FHA和Si-HA生物陶瓷涂層,為進(jìn)一步研制滿足臨床性能要求的人體植入材料積累數(shù)據(jù)。主要開展了以下幾方面研究:
　　首先設(shè)計(jì)涂層粉末的組成和配比,并選擇不同的工藝參數(shù)進(jìn)行激光熔覆試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)采用CO2激光器的最佳工藝參數(shù)是:激光輸出功率P=0.7kW,掃描速度V=200mm/min,光斑尺寸D=15mm×2mm;采用光纖激光器的最佳工藝參數(shù)是:激光輸出功率P=1.0kW,掃描速度V=720m

3、m/min,光斑尺寸φ=6mm。
　　其次對(duì)陶瓷涂層的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:優(yōu)化工藝參數(shù)下制備的陶瓷涂層與基體之間實(shí)現(xiàn)了良好的冶金結(jié)合,由涂層表面至基體存在成分梯度;涂層主要由TiO2、CaO等氧化物相,以及Ca3(PO4)2、CaTiO3、Ca4Ti3O10、Ca2SiO4、Ca3(PO4)2?xH2O和Ca5(PO4)3F等陶瓷相組成;涂層表面出現(xiàn)絮狀、短桿堆積狀、蜂窩狀、層片狀及類珊瑚狀等多種微觀形貌;激光