项目名称: 钛基非晶生物复合涂层的制备与摩擦磨损行为研究

项目编号: No.51301205

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 吴宏

作者单位: 中南大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 钛合金人工关节植入件的耐磨性差一直是长期困扰其稳定应用的难题,本项目拟采用高功率半导体激光熔覆技术,通过控制热循环和工艺优化,制备并研究钛基非晶耐磨生物涂层。主要研究以下内容:第一,通过数值模拟及红外热成像观测,建立激光能量输入及冷却条件与熔池温度场、热循环关系的数理模型;第二,揭示熔池温度场、热循环对非晶比例分数、非晶/晶体界面特征的影响规律;第三,研究不同工况下,各种非晶/晶体组织形态涂层的摩擦磨损行为,并阐明其潜在磨损机理。第四,研究钛基非晶复合涂层力学性能与摩擦磨损行为的相关性,并建立相应的函数模型。通过本课题工作,能够解决钛合金人工关节件耐磨性差的难题,加深对非晶复合涂层摩擦磨损行为的认识,完善非晶合金知识理论体系,促进非晶复合涂层实用化。

中文关键词: 非晶复合材料;生物涂层;激光熔覆;表面改性;粉末冶金

英文摘要: The poor wear resistance of titanium-based biomaterials has long been a limitation for its stability in human body as orthopedic implants. In this work, we intend to use the high-powered semiconductor laser cladding technology to solve the problem. By controlling thermal cycling and optimizing the related progress parameters, we will fully research and then produce titanium-based amorphous bio-coatings with extremely high wear resistance. We will focus our attentions mainly on the following aspects. First, through the numerical simulations and infrared thermal imaging observations, we will establish a mathematical model between the input energy of laser, cooling conditions and the temperature field as well as the thermal cycling of the molten pool.Second, we aim to reveal how the temperature field and the thermal cycling of the molten pool can make an effect on the proportion of amorphous components in the coating and the interface between amorphous and crystallized components. Third, it is also important to study the tribological behavior of the various amorphous/crystal morphology coatings under different conditions. Besides, an analysis of their underlying wear mechanism is required. Fourth, we will work out the functional model which can illuminate the relativity between mechanical properties of the titanium

英文关键词: Amorphous composite;Bio-coating;Laser cladding;Surface modification;Powder Metallurgy

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