钛基人工骨种植体表面改性研究进展

钛及钛合金以其良好的生物相容性、合适的机械性能和物理特性而被越来越多地应用于骨科移植,表面改性是将钛及其合金应用于骨组织工程最基本的技术．作者从化学处理改性、钛表面生成钙磷陶瓷涂层改性、生物化学方法改性三个方面总结了目前钛基人工骨表面改性技术的研究现状及进展．     

Ni纳米粒子掩膜用于提高GaN基LED出光率的研究

以无水乙醇为溶剂、柠檬酸为分散剂,用超声分散技术配制Ni纳米粒子分散液;将分散液用旋涂的方法在GaN基发光二极管(LED)的ITO电流扩展层上制备单层Ni纳米粒子掩膜,采用ICP(inductively coupledplasma)干法刻蚀技术在ITO层上制作出表面粗化的结构。在20 mA工作电流下,与普通GaN基LED相比,这种ITO表面粗化的GaN基LED芯片发光强度提高了30%,并且对器件的电性能影响很小。结果表明,该表面粗化技术是一种工艺简单、成本低和能有效提高LED发光效率的方法。     

预处理工艺对磁控溅射镀膜织物膜基结合力的影响

为研究预处理工艺对磁控溅射镀膜织物膜基结合力的影响,采用碱减量、净洗KOC、普通水洗3种方法对涤纶长丝织物进行预处理,然后在相同磁控溅射工艺条件下在织物表面镀制钛金属膜,然后测试镀膜织物耐磨性,并分析不同预处理方法对镀膜织物耐磨性及膜基结合力的影响.研究发现:以质量浓度为10 g/L的NaOH溶液对织物进行碱减量处理可有效提高镀膜织物的耐磨性和膜基结合牢度,浓度再增加对提高钛膜耐磨性作用不大;净洗KOC预处理与普通水洗处理效果有限,仅对试样表面进行洗涤,未对试样表面形貌及内在性质产生影响.     

生物医用钛合金的表面改性

综述了国内外钛及钛合金作为生物医用材料的临床应用现状及所涉及到的模量和生物活性等问题，在此基础上详细评述了医用钛合金表面改性提高其表面生物活性和耐磨性能的研究进展，并指出了钛合金表面改性的研究发展方向．     

施加反拉力复合超声振动拉丝的实验研究

为验证反拉力对超声振动拉丝的作用效果,研制了一套大功率复合超声振动拉丝实验系统,系统由超声波电源、换能器、变幅杆、传振杆等组成.按照是否施加反拉力2种情况,进行了复合超声振动在干摩擦下直接拉拔钛丝及钛合金丝的工艺和性能实验.利用扫描电镜对所拉拔的钛及钛合金丝材进行了表面质量观测,对比了施加反拉力前后所加工丝材的表面形貌.实验结果表明:当超声振动系统的功率和振幅足够时,可实现在干摩擦下直接拉拔钛及钛合金丝材.反拉力的施加可以提高丝材的表面工艺质量,降低断丝率和加工成本.验证了在拉丝过程中施加临界反拉力可以在保持拉拔应力基本不变的情况下,降低丝材表面摩擦应力的结论,探索了提高丝材表面工艺质量的途径.     

纳米SiO2颗粒镍基复合刷镀层组织与磨损特性

应用电刷镀技术制备含有纳米SiO2的镍基复合镀层,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,分析了纳米陶瓷颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响,研究了复合镀层表面形貌、陶瓷颗粒分布的特点．试验结果表明,纳米陶瓷颗粒复合镀层比快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性．     

纳米Al2O3弥散强化复合涂层的制备及耐磨性研究

将纳米Al2O3与Ni基自熔性合金的复合粉末用氧乙炔焰热喷焊工艺制备复合涂层，研究了纳米Al2O3的加入量对组织的耐磨性的影响，结果表明，纳米Al2O3以0．5vol%加入复合涂层的耐磨性能最好。     

牙修复材料的摩擦学特性研究

在WTM-1E微型摩擦磨损试验仪上对3种牙修复材料做摩擦磨损实验,并利用扫描电子显微镜对摩擦后材料的表面形貌观察,发现钛、钛合金的摩擦系数大小及变化趋势基本一致,两者的摩擦学特性相似;银汞合金的摩擦系数明显低于其他金属材料;与Si3N4陶瓷球对磨时钛的磨损机制为粘着磨损,钛合金为粘着磨损与磨粒磨损并存,而银汞合金为磨粒磨损。结论:银汞合金不适宜作为牙修复材料使用,而钛和钛合金都具有良好的耐磨性,是较为理想的牙修复材料。     

精密化学铣切加工技术

正技术开发单位南昌航空大学技术概述该技术是解决钛合金、铝合金及高温合金机械加工难题的一种有效方法。技术开发单位系统研究了钛合金、铝合金和高温合金的减重化铣与精密化铣配方及工艺,建立了槽液分析和调整控制方法。目前已形成了完整的化学铣切工艺规范。技术指标(1)钛合金化学铣切的具体技术指标:铣切速度为10～20μm/min,表面粗糙度R_a≤0.8μm(部分钛合     

钛基二元纳米合金形成焓的尺寸效应

基于计算合金形成焓的改进Miedema模型和考虑纳米颗粒表面效应,研究了钛基二元纳米合金形成焓的尺寸和成分效应.计算结果表明钛基二元合金纳米颗粒的形成焓依赖颗粒尺寸,显示了明显的尺寸效应.纳米颗粒的形成焓随粒径的减小而增大,当粒径减小到某一临界尺寸时,纳米合金的形成焓由负值转变为正值,从而降低了纳米颗粒的热稳定性.当颗粒粒径小于10 nm时,纳米颗粒发生成分聚集,这种成分聚集发生的趋势取决于纳米合金的表面形成焓.     

钛合金不同微结构摩擦磨损试验研究

为了增强钛合金表面的耐磨性,采用激光加工技术在钛合金表面加工出不同间距的沟槽结构,并利用低速低载荷干摩擦方法,研究钛合金沟槽表面在不同对摩角度下的摩擦磨损性能,然后进行磨损前后形貌的观测,磨痕深度的测量及元素的分析,结果表明:沟槽表面与未织构化表面相比,沟槽表面减摩耐磨性能都有明显的提高,并且O元素和Fe元素都有所增加;沟槽间距为500μm的表面,在60°对摩角度下摩擦系数最小,然而在90°对摩角度下的耐磨效果最好.     

电子束表面改性的研究进展

电子束表面改性技术是改善材料硬度、耐磨性和耐腐蚀性的有效途径。目前国外电子束表面改性多与其他表面处理技术相结合,达到进一步提高材料表面性能的目的。介绍电子束表面改性及其复合处理技术对模具钢、高速钢、钛合金、铝合金及镁合金表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性的改善效果,综述目前国内电子束表面处理的研究进展,说明电子束表面改性的局限性和发展方向。经过电子束表面改性,可以使材料硬度提高7倍、耐磨性提高10倍、腐蚀速率降低66%。     

表面活性剂对电沉积纳米WO3-Cu复合镀层组织及其性能的影响

为了解不同表面活性剂对纳米复合电沉积过程的作用,研究常用的阴离子、阳离子和非离子表面活性剂对WO_3-Cu复合镀层电沉积过程的影响。采用扫描电子显微镜和能谱分析仪分析添加表面活性剂前后镀层表面微观形貌和镀层成分的变化,通过润湿性试验、自清洁试验、耐磨性试验和光催化试验分别评价表面活性剂对WO_3-Cu复合镀层润湿性能、自清洁性能、耐磨性能和光催化性能的影响。结果表明:表面活性剂可有效改变WO_3纳米颗粒在镀层中的沉积和镀层的表面形貌,其中阳离子和非离子表面活性剂联合添加时制备的复合镀层中WO_3含量达到最高值25.9%;经氟化处理后,其镀层表面接触角可达155°;与纯铜相比,复合镀层有良好的自清洁性、耐磨性和光催化性。     

六甲基二硅胺烷改性纳米二氧化硅工艺

以纳米二氧化硅为原料，乙醇为溶剂，六甲基二硅胺烷为改性剂，采用湿法工艺对纳米二氧化硅表面进行了改性研究，分别探讨了改性剂用量、预处理温度、预处理时间、反应温度、反应时间对纳米二氧化硅表面改性效果的影响.结果表明，纳米二氧化硅经六甲基二硅胺烷改性处理后，表面羟基数明显减少；改性剂用量、预处理时间、预处理温度、反应温度、反应时间对纳米二氧化硅表面改性均有影响.通过对纳米二氧化硅表面羟基数的测定，验证了纳米二氧化硅的改性效果.     

钛合金膏剂法渗硼

阐述了钛合金（Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ）膏剂法渗硼的工艺和性能，并讨论了加入稀土元素的影响，试验表明：膏剂中加入稀土元素，能增加渗层深度、提高渗层表面硬度和耐蚀性，降低渗层脆性和耐磨性．     

硅基上端基为羧基自组装膜的制备及应用

通过液相硅烷化的方法,在硅基底上制备了端基为氰基的分子自组装膜,利用氰基水解的方法,通过改变水溶液中酸的浓度以及反应温度和反应时间,研究了氰基转化为羧基的过程.红外光谱表征结果显示:表面转化完成后,分子自组装膜在2 250 cm-1处和1 711 cm-1处羧酸中羰基吸收峰的出现,证明自组装膜的端氰基已大部分转化为羧基;同时,表面转化后硅基自组装膜表面对纯水的接触角(31.5°)较端基为氰基的自组装膜的接触角(58.1°)有所减少,说明羧基的生成使表面亲水性增加.利用Ag+和COO-之间的化学吸附和化学试剂的原位还原,在端基为羧基的自组装膜表面组装了银纳米粒子.研究结果表明,通过化学方法可以将硅基上端基为氰基的有序分子自组装膜转变为端基为羧基的有序分子自组装膜,并且该自组装膜可以用来作为制备金属纳米粒子的功能基底.     

超声对过共晶铝硅合金组织和性能的影响

使用新颖的超声处理装置,对过共晶Al-23%Si合金进行有无超声处理实验。研究了功率超声对合金组织形态、分布和性能的影响,探讨了超声对合金结晶过程的作用和组织细化的机理。结果表明:超声对初晶硅有显著的细化作用,分布更加均匀,并使晶粒的边缘圆滑过渡;对α-Al枝晶有超声变质作用,使树枝状晶向等轴晶转变;而对共晶组织稍有粗化。功率超声使合金的硬度分布更加均匀,耐磨性得到很大提高。     

超声微冲击作用碳钢表面改善耐磨性的实验研究

为了获得磨削加工和超声微冲击强化处理对45号钢表面性能的影响,测量处理前后表面粗糙度并观测表面形貌;在相同工况条件下,对超声与非超声处理后的样件进行耐磨性实验。通过对比,研究超声微冲击对其表面粗糙度与耐磨性的影响。实验结果表明,经超声微冲击处理后,45号钢表面粗糙度值明显减小,沿磨削纹理方向,表面粗糙度值减小38%,垂直于磨削纹理方向,表面粗糙度值减小55%;超声与非超声处理后的45号钢在耐磨性实验后厚度上的变化值分别为0.015mm和0.027mm,说明超声微冲击强化处理后45号钢磨损量较小,其耐磨性能得到改善。     

基于PCD刀具的钛合金TA15铣削性能研究

钛合金材料具有优良的物理特性,已经被应用在航空、航天等领域,但是钛合金的加工性能和表面加工质量非常难以控制.PCD刀具具有硬度高、耐磨性好、导热系数高等特点,不仅能够提高钛合金的加工质量,还能提高刀具的使用寿命.本文主要研究基于PCD刀具的钛合金加工的表面粗糙度和加工硬化等表面完整性指标,为解决钛合金加工难题提供技术支持.     

掺杂白刚玉粉体的钛合金阳极氧化膜性能研究

在硫酸阳极氧化液中添加白刚玉粉体，研究粉体加入量、阳极氧化电压、氧化液温度等对钛合金硫酸阳极氧化膜耐磨性和耐蚀性的影响。采用非磁性测厚仪测试氧化膜的厚度，采用电化学工作站测试盐水中钛合金阳极氧化膜的阻抗谱，使用RMJ-II型平面磨耗试验机测量氧化膜的耐磨性。研究结果表明：氧化液中粉体含量和阳极氧化电压对耐磨性的影响显著，对氧化膜的膜厚和阻抗影响都不显著；氧化液温度对三个性能影响都不显著；当粉体加入量为40～50 g/L时，钛合金阳极氧化膜的耐磨性能和耐蚀性能均增强；低温高电压进行钛合金阳极氧化可得到高耐磨性能的氧化膜；用高于90℃的蒸馏水进行封孔后，试样的阻抗值极大地提高，即阳极氧化钛合金的耐蚀性增强。