氧化锆基纳米羟基磷灰石功能梯度材料的制备及其力学性能研究

来源 :滨州医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:piaodedaocao
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目的:利用梯度功能材料技术,以氧化钇稳定纳米氧化锆(3%yttrium-stabilized nano zirconia,3Y-ZrO2)为基体,中间为 3Y-ZrO2/纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA)复合材料梯度层,表层为多孔nHA,两种材料之间由于梯度过渡而使内部界面减少甚至消失,从而形成牢固的有机结合。本研究应用高温烧结技术将设计制备好的3Y-Zr02/nHA FGM烧结为生物陶瓷,通过对该功能梯度材料(Functional graded material,FGMM)力学性能的检测,筛选其最佳设计及烧结温度,为此新型生物陶瓷的进一步研究提供初步实验依据。方法:1、样品设计:基体层为100%3Y-ZrO2,中间层为3Y-Zr02/nHA复合材料梯度层,表面层100%nHA。梯度层中每层nHA含量计算公式为f(x)=(x/n)p×f(s)。根据基体层氧化锆层厚度的不同分为A、B、C三组,根据梯度层数nHA体积分数的不同每组又分为1、2、3三组。2、粉体预备:3Y-ZrO2和nHA粉体中分别添加占1wt.%的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)粉体,表层中再添加10%vol纳米碳粉。本实验设定p=2.5,nn=3、5、7,根据公式计算梯度层各层nHA的体积分数并分别加入到相应3 Y-Zr02中,震荡器充分混合。3、试件坯体制备:为便于力学性能检测,试件设计为梯度层成分沿厚度单向变化,最底层即为基体层(中间层)。首先加入3Y-ZrO2粉体,再逐层分别加入不同混合比3Y-Zr02/nHA粉体,最后加入nHA表层粉体,两种粉体之间用PVA薄膜相隔。在大于25℃室温下(薄膜溶解温度)以150Mpa压力、速度1mm/min单面垂直加压。4、试件烧结:设定温度从1300℃C至1550℃C,相邻两组间相差50℃C。将试件放入马弗炉中,升温至300℃C保温2h,再升至设定温度保温2h后随炉冷却至室温取出备用。5、陶瓷试件力学性能检测:将经高温烧结后的圆柱状试件加工成不同尺寸矩形试样,用细砂纸对材料表面进行打磨,用于力学性能检测。(1)抗弯曲强度测试:将制作完成的25mm×15mmn×1Ommm的试件放入万能测试机上,室温环境下加载,载荷1OMpa,速度均为1mm/min,直至试件断裂,电脑显示断裂、破碎时峰值,记录数据并计算FGM抗弯强度。(2)抗剪切强度测试:将烧结的试件制作成20mm×13mm×8mm的矩形试样,施以10MPa垂直向力,加载速度为1mm/min,直至试件破碎时停止,电脑显示最大剪切力,记录数据,根据公式计算剪切强度。6、数据处理:用数据用x±s表示,采用SPSS 17.0软件对数据进行进行单因素方差分析,组内两两比较,以P<0.05为差异有统计学意义。结果:1、在150Mpa单面垂直加压下,能够形成氧化锆基纳米羟基磷灰石梯度功能材料生坯试件。2、梯度层层数影响功能梯度材料的力学性能。随着梯度层数增加,相邻层间nHA含量差异逐渐减小,层间呈连续梯度变化,力学性能随之增强。3、烧结温度影响氧化锆基纳米羟基磷灰石功能梯度材料的抗弯强度和剪切强度。1300℃-1550℃其强度随温度升高而逐渐增大,当1550℃C时,其力学性能最优,与其他五组比较差异具有显著性。结论:1、在常温150Mpa单面垂直加压下制备成的氧化锆基纳米羟基磷灰石梯度功能材料生坯试件,能够达到梯度功能材料的设计构想和进一步实验的要求。2、烧结温度和梯度层数是影响3Y-Zr02/nHA FGM力学性能的主要因素。当烧结温度为1550℃,梯度层为7、基体层氧化锆厚度40mm、3Y-Zr02/nHA梯度层厚度10mm时,其抗弯曲强度和抗剪切强度最强。3、以3Y-ZrO2和nHA粉末为原料,按最佳梯度设计方案,采用高温烧结技术制备3Y-ZrO2/nHAFGM陶瓷试件,具有较高的力学性能,并为生物相容性和生物学性能研究打下了基础。
其他文献
随着中国经济进入以城带乡的发展时期,农村医疗技术和服务不断进步,农村居民对县级公立医院医疗服务质量的要求达到了前所未有的高度。本文以武陵山区为研究对象,首先对该地
在传统的无线通信模式中,通信终端设备依赖基站或无线路由器等固定基础设施进行通信,相比之下,无线自组织网络是一种不依赖固定基础设施的通信模式,具有自动服务发现、动态拓
肌抑素(Myostatin)前肽可作为Myostatin成熟肽的抑制剂,促进家畜的肌肉生长,EB和CVN是一类具有广谱抗病毒作用的生物活性肽。在前期研究中,本实验室构建了猪肌抑素前肽与EB或
关联成像,俗称鬼成像,又称量子成像或者双光子成像,是近几年量子力学和光学成像的交叉学科前沿。它是一种非局域成像技术,通过对两条光路光场的强度波动关联来获得成像物体的
随着经济的发展,人民生活水平的提高,机动车数量逐年增加,其排放的氮氧化物(NO_X)成为空气污染的主要来源,对人体和环境造成了极大危害。因此NO_X的脱除就显得愈发重要,许多学者对脱除机理纷纷进行了研究,但目前脱硝过程包括中间物种的生成、反应进行的难易程度等机理方面尚不清晰,因此本课题对脱硝机理进行系统的理论研究。本文基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)对
本文以沉积学、储层地质学、石油地质学及相关学科理论和方法为指导,利用地质录井、测井、分析化验等资料,对延223井山西组-上石盒子组进行了油气成藏条件分析,主要取得以下
近年来,城市轨道交通建设的快速发展为城市公共交通条件的改善做出了突出贡献。作为轨道交通的一种形式,地铁具有不占用地面空间、运输效率高和安全性高等优点,是解决城市交
单糖的摄取和运输的关键场所是小肠,这主要体现在小肠绒毛中的上皮细胞上,上皮细胞含有单糖转运载体。USF1是公认的具有调节葡萄糖和脂质的转录因子,并且在小肠组织中有发现
上董寨村、下董寨村地处太行山腹地晋冀两省的交界之处,现属山西省平定县娘子关镇管辖,距离娘子关镇政府约10公里,距离山西省阳泉市约28公里,距离河北省井陉县约44公里。两村
光子晶体光纤是研究超连续谱的优良介质,它的出现为为非线性光纤光学等领域的研究注入了新的活力。与传统的光纤相比,它有一些非常特殊的性质,如无截止单模特性、可控的色散