王凤彪
,
刘军
,
许鸣宇
,
吕海霆
电镀与精饰
doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2014.06.002
为了实现在钛合金表面制备微弧氧化膜层含有特定钙、磷比例关系,指导合理配置化学试剂.研究了不同质量浓度且不同钙、磷摩尔比溶液对微弧氧化膜层中钙、磷的影响.实验结果表明,随氧化液质量浓度的升高,膜层中钙、磷含量都降低,而膜层中钙、磷比例升高.溶液中钙、磷摩尔比越高,膜层中钙、磷含量越低.若希望制备某一钙、磷摩尔比的生物膜层,可据此确定不同钙、磷摩尔比的溶液,进而确定钙、磷化合物配比关系.
关键词:
钙磷比
,
微弧氧化
,
溶液浓度
权国政
,
刘克威
,
王凤彪
,
宋涛
,
周一俊
机械工程材料
在应变速率为0.01-10 s-1、温度为250-450℃的条件下,采用Gleeble-1500型热模拟试验机对7075铝合金进行了高温热压缩试验,得出其变形过程中的真应力-真应变曲线;通过拟合回归分析得出了该合金高温变形过程中的本构模型并对其应变行为进行了预测.结果表明:在峰值应力之前,Fields-Backofen本构模型预测值与试验值比较吻合;在加入软化因子之后,模型的预测值更接近试验值.
关键词:
7075铝合金
,
热压缩
,
流变应力
,
本构模型
王凤彪
,
狄士春
稀有金属材料与工程
为了获得具有生物力学性能的陶瓷膜层材料并满足临床医学上的需要.以Ti6Al4V钛合金为基体材料,通过微弧氧化工艺方法在电解液中制备氧化锆和羟基磷灰石复合陶瓷膜层材料.利用能谱分析仪和扫描电镜分析膜层结构特点.建立并改进了多孔性膜层力学性能数学模型,利用理论计算与实验测试相结合的方法对膜层相关生物力学性能进行了研究.实验结果表明,氧化锆/羟基磷灰石医用钛合金复合陶瓷能够取得比单一的羟基磷灰石陶瓷膜层更好的生物力学性能.生物陶瓷力学性能与孔隙率及生成的新相有关,通过实验与理论模型相结合的方法能够更好的对生物陶瓷膜层力学性能进行研究,所建立数学模型科学合理,具有一定理论意义.
关键词:
氧化锆
,
微弧氧化
,
羟基磷灰石
,
多孔性
,
生物力学
王凤彪
,
狄士春
电镀与涂饰
利用微弧氧化技术在Ti合金表面制备了医用羟基磷灰石(HA)膜,研究了HA膜在模拟体液中的生物相容性,通过SEM观察了HA膜在模拟体液中浸泡不同时间的表面形貌,并利用EDs测试了HA膜浸泡前后的Ca、P原子分数.结果表明,HA膜在模拟体液中浸泡后,体液的pH变化不大,而经过溶解-重结晶,新生成的HA晶粒发育更完整,更利于膜层与骨的结合;HA膜的钙磷比在浸泡前为1.97,浸泡20 d后下降为1.66,接近于人体骨骼标准.
关键词:
钛合金
,
微弧氧化膜
,
羟基磷灰石
,
降解
,
生物相容性
王凤彪
,
侯博
,
张金豹
,
李猛
,
李亚鹏
电镀与精饰
doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2015.07.002
为了探讨微弧氧化膜层制备工艺理论,需对工艺中能量转变过程进行深入研究.利用微孤氧化电源,在恒电压/恒电流不同条件下制备含有氧化钛和双相钙磷成分的膜层试样,通过扫描电子显微镜观测膜层表面和截面形貌和结构特征;从热能和动能角度研究了微弧氧化系统各组成单元压降情况及系统导热散热特点.结果表明,恒流模式下,随占空比升高,电源电压和膜层压降升高,而工作液压降不变;获得了电源能量消耗组成情况,表征了能量转换过程和膜层范围内电势分布情况.揭示了微弧放电能量转换过程,对该工艺理论研究具有定量的意义.
关键词:
TC4合金
,
微弧氧化
,
压降
,
能量转换
,
电势分布
王凤彪
,
狄士春
材料保护
在钛及钛合金表面生成羟基磷灰石（HA）来制备生物材料是医学应用中亟待解决的问题。利用微弧氧化工艺在Ti合金表面制备了HA膜，研究了膜层在模拟体液中浸泡前后的形貌、相结构、Ca与P原子分数比，并分析了膜层在模拟体液中的降解和沉淀机制以及浸泡后的耐磨性。结果表明：膜层在模拟体液中随浸泡时间延长而逐渐变厚；浸泡20d后膜层中HA晶粒发育完整，不定形相减少，表面Ca，P含量比下降至1．66，已接近人体骨骼标准；膜层在模拟体液中的降解和溶解有利于其与骨骼的结合；浸泡时模拟体液的pH值变化不大，说明膜层化学稳定性好，耐模拟体液腐蚀；在模拟体液中浸泡后膜层的摩擦系数随摩擦时间延长先升高后降低，耐磨性最终呈升高趋势。
关键词:
微弧氧化膜
,
羟基磷灰石
,
生物适应性
,
耐磨性
,
耐蚀性
王凤彪
,
许鸣宇
,
刘军
,
董淑婧
腐蚀与防护
采用微弧氧化覆膜工艺方法在TC4合金表面制备了羟基磷灰石(HA)生物涂层,利用XRD对涂层主要生物成分HA进行分析;并配制模拟人体体液(SBF),对涂层进行了浸泡试验和耐蚀试验;利用摩擦磨损试验机对试样进行耐磨损试验.结果表明,制备出HA生物陶瓷涂层在长时间浸泡后,经过降解和沉淀,质量先减少后增加;磨损量随磨损时间变化,最终呈平稳趋势;此外试验材料所在SBF的pH由7.1变化到7.8,变化不大,涂层化学稳定性好,耐SBF腐蚀性好.试验结论:该种涂层材料能够适于生物体体液环境,并具有良好的耐磨耐腐蚀性能.
关键词:
微弧氧化
,
羟基磷灰石
,
摩擦磨损
,
耐腐蚀
乔洁琼
,
王凤彪
电镀与精饰
以Ti6Al4V钛合金为基体材料,通过微弧氧化方法在电解液中制备多孔氧化锆和羟基磷灰石复合医用钛合金陶瓷膜层.利用能谱分析仪、扫描电镜和X-射线衍射仪分析膜层结构及相组成特点.对试样断裂韧性进行测量试验,通过测试结果对膜层断裂韧性进行了分析研究.探究了氧化锆对于钛合金羟基磷灰石膜层的增韧机制,并建立了适于多孔微裂纹膜层材料断裂韧性数学模型.结果表明,ZrO2/羟基磷灰石医用钛合金复合陶瓷膜层比单一的羟基磷灰石陶瓷膜层具有更好的断裂韧性.
关键词:
微弧氧化
,
氧化锆
,
羟基磷灰石
,
多孔性
,
生物力学
王凤彪
,
狄士春
电镀与涂饰
为克服钛合金生物膜层单一相的缺陷,以Ti6A14V合金为基体,用微弧氧化法制得具有双相钙磷复合陶瓷膜层(BCP)的钛合金器件.通过控制工作液成分制得由不同比例的β-磷酸三钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HA)组成的多孔性复合膜层.研究了电源占空比对BCP膜孔隙率和孔径大小的影响.采用能谱仪和X射线衍射仪分析了BCP膜层的组成与构相.通过模拟体液浸泡(SBF)和生物体植入试验,研究了BCP膜的生物相容性.结果表明,提高BCP膜层中的HA含量,有利于类骨物质的生成；而提高β-TCP含量,能使膜层中类骨物质的形成速率加快.当n(HA)/n(β-TCP)=6:4时,BCP膜的生物相容性最佳.
关键词:
钛合金
,
微弧氧化
,
β-磷酸三钙
,
羟基磷灰石
,
复合膜层
,
生物相容性
王凤彪
,
张金豹
,
侯博
,
许立
电镀与精饰
doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2014.12.002
为了利用微孤氧化工艺生成钛合金生物钙磷陶瓷涂层,使用微弧氧化电源,在恒电流条件下制备试样.通过电子扫描电镜和电子能谱仪观测不同氧化阶段涂层形貌和元素组成,膜层厚度变化特点,并分析各阶段微弧放电特性,研究了钛合金微弧氧化生成羟基磷灰石(钙磷)医用陶瓷涂层机制.结果表明,各阶段膜层放电特性不同,膜层先向外生长,后向内生长,且所生成膜层元素成分有区别,致使在微弧放电阶段才有钙磷生物成分生成.结论:若想获得高质量钙磷生物膜层,需使微弧氧化达到微弧放电阶段,但应避免进入弧光放电阶段,所得结论可对研究微弧氧化成膜过程起到一定的指导作用.
关键词:
微弧氧化
,
羟基磷灰石
,
膜层元素
,
微弧放电
,
钛合金
