炭/炭复合材料表面生物活性钙磷涂层XRD和Raman光谱研究

通过声电沉积工艺在炭 炭复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层,用XRD、EDAX及Raman光谱对炭 炭复合材料改性前后的表面特征进行了研究。结果表明,与传统电结晶工艺相比,声电沉积工艺所制透钙磷石涂层晶面间距减小,炭 炭复合材料与透钙磷石涂层间形成了C O P、C O H等化学键合。同时探讨了成键机理,认为声电沉积工艺是声电表面改性、声化学合成以及电结晶工艺的有机组合。     

超声电沉积碳/碳复合材料磷灰石涂层的工艺优化

通过声电沉积在碳/碳复合材料表面制备钙磷生物活性涂层,采用SEM(带EDAX)或FE-SEM,XRD,FTIR研究电解质浓度和初始pH值对钙磷生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响,并采用拉伸测试评价涂层与基体的结合力.结果表明:随着电解质浓度的降低,其组成由羟基磷灰石与磷酸三钙组成的混合涂层转变为含碳酸根的羟基磷灰石涂层,n(Ca)/n(P)和碳酸根的含量逐渐增加,片状晶体颗粒减小.随着初始电解液pH值的升高,涂层致密,均为片状含碳酸根的羟基磷灰石,n(Ca)/n(P)呈增加的趋势,片状晶体的厚度在30～40nm之间.涂层拉伸实验表明:小电解质浓度时,其涂层与基体的结合强度(5.62MPa)大于高电解质浓度时涂层与基体的结合强度(3.85MPa).     

声作用功率对炭/炭复合材料表面磷酸钙生物活性陶瓷涂层的影响

采用阴极声电沉积工艺在炭／炭复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层，考察了超声场中不同声作用功率条件下的电流密度、端电压特征和声作用功率对涂层组成结构、形貌的影响及涂层与基体的结合力，SEM、EDAX、FTIR、XRD等结果分析表明：电流密度以及端电压具有更大的调节范围，且在沉积过程中两参数不随时间而改变，说明该工艺具有自优化特征；所制透钙磷石涂层形貌呈片状，由两种不同晶格参数单斜相组成；炭／炭复合材料中制备时残留的孔隙仍保留。在小于声作用功率临界条件下作用超声波，生物活性透钙磷石涂层不脱落。     

电沉积镍-羟基磷灰石复合涂层的研究

在镀镍液中加人少量的Ca(NO3)2、NH4H2PO4，在钛基体上实现在电沉积过程中羟基磷灰石(HA)和Ni的共沉积，实验探讨了电流密度、钙、磷浓度对涂层表面形貌、HA含量及涂层结合强度的影响。实验结果表明：涂层中HA的含量随电流密度和钙、磷浓度的增加而提高，但涂层结合强度先增大后减小，Ni-HA复合涂层的结合强度明显高于纯HA涂层的结合强度。通过控制适当的电沉积条件，在[Ca^2 ]=0．01mol／L，电流密度jc=20—30mA/cm^2时，可以制得HA分散较为均匀、结合强度较高的Ni-HA复合涂层。     

碳/碳复合材料表面的含氟磷灰石生物活性涂层

用超声电沉积与离子交换相结合的方法在碳/碳复合材料表面制备含氟磷灰石(FHA)生物活性涂层,研究了离子交换时间和氟化钠浓度对含氟磷灰石(FHA)生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响.结果表明:离子交换后的涂层是羟基磷灰石(HA)和含氟磷灰石(FHA)混合物,离子交换前后其表面形貌均呈片状晶体.随着离子交换时间的延长或氟化钠浓度的增加,HA含量降低,FHA含量升高,涂层的晶粒尺寸和致密性均发生变化.离子交换后其涂层与基体的结合强度略有增强,其原因是FHA的热膨胀系数与碳/碳复合材料基体更为匹配,涂层的残余应力减小.     

电沉积法可控制备纳米羟基磷灰石涂层的研究

采用电化学沉积法在医用金属钛表面制备钙磷盐涂层,通过XRD、FT-IR和SEM表征,侧重探索电化学沉积技术在温和条件下制备结晶结构优良的纯羟基磷灰石涂层的可控性.通过控制电流密度和反应时间,即研究在恒电量条件下羟基磷灰石涂层的电化学沉积规律性,并获得电化学沉积制备纳米有序结构羟基磷灰石涂层的最佳实验条件,同时对纳米有序结构羟基磷灰石涂层的电化学沉积机理进行讨论.     

HOPG片电化学沉积羟基磷灰石初探

为探索羟基磷灰石(HA)在含碳基体上电化学沉积,采用了高定向裂解石墨(HOPG)片这一具有原子级平整表面的导电材料作为阴极材料,探索了电沉积时间、溶液pH值及溶液浓度对沉积层成分和形貌的影响,利用TEM、SEM、AFM、EDS及XRD等进行了表征分析,并初步探讨了羟基磷灰石电沉积机理。结果表明电解液初始pH值为5和钙离子浓度低于0.007mol/L时有利于促进HA的生长,并且可以形成单层片状结构,得到比较规整完善的多孔状单层HA涂层。而延长电沉积和陈化时间则有助于缺钙型HA垂直于基底表面生长,并促进钙磷比增加,形成缺钙性HA。研究将为电沉积羟基磷灰石的应用提供必要的理论和实验支持。     

声电沉积-氟化钠处理复合工艺制备C/C含氟磷灰石涂层

通过声电沉积和氟化钠处理相结合的方法在碳/碳复合材料(C/C)表面制备含氟磷灰石生物活性涂层,采用SEM、EDAX、XRD、FTIR研究氟化钠处理前后以及氟化钠处理时间对含氟磷灰石生物活性涂层形貌、结构和组成的影响.结果表明,氟化钠处理能促使磷酸三钙向含氟磷灰石的转化,并能提高涂层的结晶度;经氟化钠处理后的涂层是HA和含氟磷灰石(FHA或FA)不同比例的混合物.随着氟化钠处理时间的延长,磷灰石(211)、(300)的衍射峰向高衍射角漂移;HA含量降低,而FHA或FA的含量升高.氟化钠处理前后其表面形貌均呈片状晶体,但涂层颗粒尺寸发生变化.当浸泡时间达48h,涂层致密,涂层氟含量为5.85%(质量分数).氟化钠处理后涂层与基体的结合强度略有增强的趋势,其结合强度最大为4.08MPa.     

两步电沉积法制备HA-Ti/HA复合涂层的研究

为了提高金属基羟基磷灰石（HA）涂层的结合强度,采用复合电沉积一电沉积两步法在含Ti粉的钙磷电解液中制备HA—Ti／HA复合涂层,对涂层的组分结构、表面形貌、热稳定性、结合强度和生物活性进行了研究．实验结果表明：两步法制备的底层为HA—Ti复合涂层,外层为纯HA涂层的HA—Ti／HA复合涂层既提高了涂层的结合强度,又保证了涂层的生物活性．当涂层中Ti粉的质量分数为51．2wt％时,涂层与基体的结合强度达到21．2MPa,约为纯HA涂层的3倍．模拟体液浸泡7天后,涂层表面即被一层球状碳磷灰石覆盖,具有良好的生物活性,与纯HA涂层相比,复合涂层具有更好的耐蚀性能．     

氟化钠处理对炭/炭复合材料磷灰石生物活性涂层的影响

通过声电沉积工艺在炭/炭复合材料表面制备钙磷生物活性涂层, 采用扫描电镜、 X射线能谱仪、 X射线衍射仪、 红外光谱等方法研究了氟化钠处理前后钙磷生物活性涂层的形貌、 结构和组成。实验结果表明: 氟化钠能促进磷酸三钙转化为含氟羟基磷灰石(FHA), 并提高涂层结晶度; 经氟化钠处理后, 羟基磷灰石(HA)的(112)、 (300)衍射峰明显增强, 涂层是HA和FHA的混合物。氟化钠处理前后涂层表面形貌均为片状晶体, 但处理后其颗粒尺寸增大; 氟化钠处理后涂层与基体的结合强度略有增强, 结合强度可达4.08MPa, 涂层氟的含量为4.59wt％。分析了炭/炭复合材料表面HA转变为FHA的反应机制。采用氟化处理HA制备FHA涂层时, 应加入磷酸盐保持整个反应过程的pH值不变。      

C/ C坯体对 C/ C2Cu复合材料摩擦磨损行为的影响

采用无压熔渗方法制备炭纤维整体织物/炭2铜 (C/ C2Cu) 复合材料 , 在 MM22000型环2块摩擦磨损试验机上考察复合材料的摩擦磨损性能 , 利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌 , 研究 C/ C坯体对材料的摩擦磨损行为的影响及机制。结果表明 : 随着 C/ C坯体密度的增加 , 摩擦系数及 C/ C2Cu材料自身和对偶的磨损量均降低 ; 采用浸渍/炭化 ( I/ C) 坯体的 C/ C2Cu材料摩擦系数及自身和对偶件的磨损量均高于采用化学气相渗透(CVI) 坯体的试样; 摩擦面平行于纤维取向的试样摩擦系数低于垂直于纤维取向的试样 , 但磨损率较高。     

化学气相渗透工艺制备C/C研究进展

总结了制备C/C的各种化学气相渗透方法,指出了其优缺点.缩短致密化时间、协调气相反应和表面沉积反应之间的竞争是快速致密化方法要解决的首要问题.介绍了热解炭的微观结构和石墨化度及其沉积机理的新发展.近期的研究集中在化学反应成分分析和数值模拟渗透过程上.展望了化学气相渗透研究的方向,探求热解炭沉积机理的必要性并指出了快速致密化方法是实现低成本、高效率制备高性能C/C的必由之路.     

C/C复合材料的研究进展

C／C复合材料作为高温高强的新材料，在航天航空等高科技领域具有重要的地位，详细介绍了C／C复合材料的制备工艺及近年来的发展趋势，评价了各工艺的优缺点，并分析了今后要解决的问题，最后主要论述了材料的力学和抗氧化性能以及其潜在的应用。     

C／C复合材料TCⅥ工艺温度控制系统研究

本文简要介绍了C／C复合材料TVCI工艺(热梯度化学气相渗透)原理，分析了其温度控制特点。针对该工艺高精度温度与温度梯度难以控制的不足，引入模糊控制理论，建立了基于自寻优的TCVI工艺温度模糊控制系统。仿真结果表明，该控制系统稳态精度高，规则易于调整，具有重要的实际应用价值。     

C/C复合材料的抗氧化研究

C/C复合材料有多种优异性能,但是在高温含氧条件下易于氧化.为了能充分发挥其优良作用,必须进行抗氧化处理.目前国内外主要的抗氧化方法中,涂层法与纤维改性法和基体改性法相比,是目前最有效的抗氧化方法.分析比较了玻璃涂层、陶瓷涂层、金属涂层以及复合涂层4种抗氧化体系的研究现状,展望了发展抗氧化涂层的意义及前景.     

涂层碳/碳复合材料氧化机理的研究

通过高温等温氧化实验,对自制涂层碳/碳复合材料的氧化机理进行了研究.研究结果表明,涂层碳/碳复合材料的等温氧化可分为4个阶段.氧化初期,涂层的表面开始氧化,氧化失重是一个受氧气和涂层的化学反应控制,表现为氧化增重;氧化中期,氧化失重受玻璃质的形成速度和蒸发速度控制,表现为缓慢的氧化失重,氧化失重与时间的关系为直线型;随后,涂层上出现裂纹的形成和愈合过程,涂层深层被氧化,表现为较快的氧化失重;最后,涂层被局部破坏,基体被部分氧化,氧化失重直线上升.     

C/C复合材料表面硬度对抗氧化性能的影响EI北大核心CSCD

C/C复合材料使用后由于氧化表面硬度有不同程度的下降。经再次防氧化处理后,测试了表面硬度及抗氧化性能。结果表明:氧化后C/C复合材料试样的表面肖氏硬度为HS70时,再次防氧化处理后,其表面硬度增至HS80,在700℃恒温静态氧化条件下,氧化失重率分别为0.44%/15h,1.2%/22h,其抗氧化性能最强。表面硬度为HS40的C/C复合材料试样,距表层1mm深度范围内其硬度均低于基底,再次防氧化处理后其硬度值从HS40增至HS60,其700℃抗氧化性能最差,氧化失重率分别为3.93%/15h,6.52%/22h。     

化学液气相沉积C/C复合材料研究进展

化学液气相沉积技术是目前最快的C/C复合材料的制备工艺,它的致密化速度是传统等温化学气相沉积工艺的100倍.本文阐述化学液气相沉积工艺的优越性和用于制备C/C复合材料的工艺原理;讨论化学液气相沉积热解炭的微观组织结构和工艺的计算机数值模拟的研究进展,最后展望化学液气相致密化技术的发展和应用前景.     

几种高温钎料对C/C复合材料的润湿性研究

采用座滴法测试了10种钎料对C/C母材的润湿性.实验结果表明:随着活性元素Ti,Cr,V含量的提高,钎料润湿性逐渐改善.在Co-Ti和Ni-Ti钎料体系中,Ti元素的存在形式对钎料润湿性影响很大,Ti以固溶体形式存在,易于向C/C母材偏聚发生反应,从而提高润湿性,且润湿界面附近的Ti和C主要以TiC形式存在.采用PdNi-Cr-V-Si-B钎料的润湿界面中,活性元素Cr和V存在于扩散反应层中,推断Cr主要以Cr23C6形式存在,而V以V2C形式存在.当Cr和V同时加入钎料中,Cr向界面反应层扩散的倾向更明显.     

前驱体对C/C复合材料的致密化和性能的影响

研究了分别以甲烷和丙烯为前驱体对制备C/C复合材料的新型ICVI工艺致密化速率及组织结构和力学性能的影响.考察了密度与致密化时间之间的变化规律和密度分布,采用偏光显微镜和扫描电镜观察材料的组织结构和试样的断口形貌,利用三点弯曲实验测定材料的弯曲强度.实验结果表明:在致密化时间100h前,以甲烷为前驱体,C/C复合材料的致密化速率比丙烯为前驱体时低,100h后致密化速率发生逆转;以甲烷为前驱体所得C/C复合材料的密度梯度小,组织结构为粗糙层,弯曲强度为250.87MPa,模量为29.29GPa;而以丙烯为前驱体所得C/C复合材料的密度梯度大,组织结构为光滑层,弯曲强度为102.75MPa,模量为11.42GPa.因此,相对而言甲烷作为制备C/C复合材料的前驱体优于丙烯.