超声表面冲击对Ti6Al4V生物相容性的影响

静荷载25 N、振幅30 μm、冲击数36000次/mm2下对Ti6Al4V钛合金进行超声表面冲击强化(UNSM)处理,研究该工艺对Ti6Al4V生物相容性的影响,包括耐体液腐蚀性能、表面钙和磷元素的矿化沉积及纤维软骨细胞的早期黏附。另准备一组复合表面处理(UNSM + TiN镀膜)试样进行对比。对UNSM处理后的表面形貌、强塑性变形层、模拟体液中的极化曲线、腐蚀形貌、表面沉积物、预腐蚀两周后的疲劳行为、纤维软骨细胞的黏附等进行分析。结果表明：尽管冲击后Ti6Al4V表面的腐蚀电流密度和点腐蚀增强了,但模拟体液预浸泡两周后Ti6Al4V钛合金108周次的疲劳强度仍被显著提升;表面形成的钙磷沉积物结节显著提高;同时促进了软骨纤维细胞的早期黏附。UNSM处理后再覆盖TiN膜能进一步提升Ti6Al4V的生物相容性。     

钛合金表面两步法微弧氧化陶瓷层制备及性能研究

采用两步法在Ti6Al4V合金表面进行微弧氧化实验,制备高性能改性层,在电参数和氧化时间一定的情况下,探究添加剂的投入顺序对微弧氧化陶瓷膜层的理化性能影响。用扫描电镜、XRD衍射仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站分别观察组织形貌,分析相组成、耐磨性、耐腐蚀性以及膜层间的结合性能。结果表明:第一步添加Na_2B_4O_7,第二步添加Cr_2O_3时,膜层表面光滑平整;相组成中存在NaBH_4;膜层的耐磨性达到最佳,摩擦系数下降到0.3左右,两次膜层结合性能较好;腐蚀电位从-0.75上升到-0.65V。     

钛合金表面TiAlN膜层的制备

为了研究不同偏压对TiAlN薄膜性能的影响以及薄膜体系膜基硬度比随载荷的变化关系,采用多弧离子镀的方法在Ti6Al4V合金表面制备TiAlN薄膜,利用扫描电子显微镜、x 射线衍射仪、全自动显微硬度计等设备对膜层的微观组织结构和力学性能进行了测试.结果表明,TiAlN膜层由Ti2AlN(hcp)相组成.在恒定载荷条件下,体系的膜基硬度比随载荷的增加而减小.当载荷小于300g时,偏压对膜基硬度比与载荷关系曲线呈不规则影响.载荷超过300g以后,几乎没有影响.     

活塞环表面Cr/CrN纳米多层膜的微观结构

为改善发动机活塞环的摩擦学性能,提高其使用寿命,采用多弧离子镀技术在活塞环表面制备了Cr/CrN纳米多层膜.采用x 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、俄歇能谱仪（AES）、纳米硬度仪和CETR摩擦磨损试验机,系统分析了不同调制周期Cr/CrN纳米多层膜的微观结构、成分分布、纳米硬度和抗滑动磨损性能.结果表明：Cr/CrN多层膜由CrN、Cr2N和Cr相组成,在CrN（200）方向上出现择优取向.随调制周期的减小,多层膜的硬度和残余应力增大,当调制周期为80nm时,多层膜的硬度值最高达到21.5GPa;当调制周期为120nm时,H³/E²值达到最高,此时划痕临界载荷值最高.根据摩擦磨损试验结果可知,与电镀Cr和CrN涂层相比,Cr/CrN多层膜具有相对较好的抗滑动磨损性能,其磨损机制主要以磨粒磨损为主,有可能替代原活塞环Cr电镀层.     

对偶件表面状态对DLC薄膜摩擦学性能的影响

采用碳离子束注入辅助蒸发技术在Ti6A14V球表面低温沉积了DLC薄膜，探讨了微摩擦试验过程中，对偶件UHMWPE的表面粗糙度及表面湿润性对DLC薄膜摩擦学性能的影响状况。研究发现：碳离子束注入辅助蒸发技术沉积的DLC薄膜与UHMWPE配副时，其摩擦学性能受到对偶表面粗糙度、润湿性的影响，对偶件UHMWPE表面的低粗糙度、较差润湿性有助于DLC/UHMWPE摩擦副减小摩擦系数。     

碳钢Cr-Ti共渗及Al-Ti共渗层的组织和性能

为了提高碳钢构件的硬度、耐磨性和耐蚀性，对35钢及20钢实施Cr—Ti共渗及Al-Ti共渗，用X射线、EPMA、显微硬度及摩擦磨损实验等分析测试方法，研究了渗层的组织和性能．结果表明，35钢Cr—Ti共渗层外侧富Cr、内侧富Ti，在3．5％NaCl和10％H2SO4溶液中有良好的耐蚀性；渗层表面硬度HV0.2=1900，耐磨性比17Cr2Ni2Mo渗碳钢对比试样提高3倍．35钢Al—Ti共渗层外侧富Ti、内侧富Al，在10%H2SO4溶液中的耐蚀性较差；渗层表面硬度为HV0.2=400，但耐磨性仍比对比试样提高近一倍。     

外部磁场对电-磁场协同增强HiPIMS放电及V膜沉积与性能的调制

为了获得新型HiPIMS稳定放电及制备优质膜层时的最优外部磁场参数,研究外部磁场变化对电-磁场协同增强高功率脉冲磁控溅射((E-MF)HiPIMS)放电及沉积特性的调制过程。在其他工艺参数保持不变的情况下,研究了外部磁场(线圈电流)对HiPIMS钒(V)靶放电规律以及V膜微观结构和性能的影响。采用数字示波器监测HiPIMS放电行为,利用XRD、SEM、AFM、摩擦磨损试验机及电化学腐蚀法等表面分析方法,研究V膜相结构、表面形貌、截面形貌、耐摩擦磨损性能及耐腐蚀性能等沉积特性。结果表明:随线圈电流的增加,基体离子电流密度逐渐增加,当线圈电流为6 A时基体离子电流密度最高可达209.2 mA/cm~2。V膜的相结构仅为V(111)但其晶面衍射峰强度随线圈电流的增加而逐渐增加。V膜表面呈现出典型的圆凹坑状形貌特征,其表面粗糙度先减小后增大且最小仅为10 nm。当线圈电流(4 A)较低时V膜生长表现为致密细小的晶体生长结构,膜层沉积速率随着线圈电流的增加而增加。当线圈电流为4 A时,V膜样品的摩擦系数最小、耐磨性最优,同时V膜样品具有最好的耐蚀性。     

Ti6Al4V合金表面纳米管阵列的制备

以氢氟酸和铬酸为电解液,采用阳极氧化法在Ti6Al4V合金表面制备高密度的纳米管阵列.利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱对多孔氧化膜的形貌和结构进行分析,利用极化曲线和电化学阻抗谱研究了电解液中CrO3的作用机理.结果表明:电解液种类决定能否形成多孔氧化膜,而电解液的浓度影响多孔氧化膜的形貌和孔径大小;纳米管阵列氧化膜主要由大部分非晶态组织的TiO2,Al2O3和少部分晶态的Al2TiO5,Al3Ti5O2,Al2O3组成,氧化膜内的Al,Ti原子比高于基体中的Al,Ti原子比;CrO3浓度的高低会影响氧化膜的结构.     

铜合金表面Ti/TiN多层膜的制备、结构及其性能

为了研究多层膜的腐蚀性能,促进多层膜在生产中的应用,采用电弧离子镀技术,通过调整环境N₂和Ar气的时间比例在铜衬底上成功制备了不同调制周期的Ti/TiN多层膜.利用x 射线衍射谱和交流阻抗谱研究了该多层膜的结构和腐蚀性能.表面形貌显示,沉积的Ti/TiN多层膜具有明显的周期性,环境中N2和Ar气的时间比例决定了多层膜的调制周期,N₂气时间越长,多层膜中TiN相层越厚.腐蚀性能测定表明,多层膜的调制周期影响其耐蚀性,当调制周期为550nm时,沉积膜的耐腐蚀性最好.     

铝靶电流对TiAlN薄膜组织结构与性能的影响

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在YG6硬质合金表面沉积Ti Al N薄膜,研究Al靶的溅射电流对TixAl1-xN薄膜组织结构与性能的影响。利用X线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度仪等分析仪器对制备的TixAl1-xN薄膜的相结构、表面形貌和显微硬度进行测试分析。测试结果表明:膜层中存在Ti3Al N、Al N相,且Ti3Al N沿(220)晶面择优取向。SEM测试表明,随Al靶功率的提高,膜层晶粒结构变得更致密。显微硬度仪测得薄膜平均硬度最高可达2 980 HV。