碳纤维表面电镀铜工艺的研究

首先对碳纤维进行氧化处理,然后尝试采用三种电镀工艺对碳纤维进行电镀铜处理,并对处理结果进行SEM观察与分析.氧化结果表明:单一氧化处理结果并不理想,采用气相-液相联合氧化法效果良好.电镀铜处理结果表明:采用普通酸性镀铜工艺,镀层组织粗大且易脱落,碳纤维易出现"结块"现象;采用焦磷酸盐电镀工艺易出现"黑心"现象;采用柠檬酸盐电镀工艺效果最佳,镀层均匀致密且界面结合力强,有效避免了电镀过程中的"结块"和"黑心"现象,实现成束碳纤维的均匀镀.

Al-Ti-B细化剂的快速凝固及其细化机理研究

为了研究快速凝固对Al-Ti-B中间合金细化效果的影响，对其进行了熔体快淬处理，在冷却速度为10^5～10^5℃／s时，得到了薄丝带状细化剂。通过SEM和TEM分析可知，快速凝固后细化剂中的TiAl3由纳米晶和少量非晶态合金组成，尺寸由30～35μm下降为50～100nm。分别用薄丝带状和杆状Al—Ti—B中间合金对ZL109进行细化处理时发现：薄丝带状细化剂比杆状细化剂的细化效果好，使ZLl09的力学性能有了进一步的提高，抗拉强度提高32．9％，断后伸长率提高15．6％，硬度提高5．69％。因此，快速凝固是提高Al-Ti-B中间合金细化效果的有效途径。

反应合成六钛酸钾晶须的研究

采用分析纯K2CO3(K)和TiO2(T)为原料,按不同摩尔配比混合配料,采用不同的合成温度和保温时间反应合成钛酸钾晶须,并利用SEM和X射线衍射仪对其形貌及相组成进行了分析。结果表明:原料配比是影响合成产物的相组成及相对含量的主要因素,而合成温度和保温时间对钛酸钾晶须形态的影响较为显著。当K/T的摩尔比为1∶5～6时,1000℃保温1h炉冷即可制备出高质量的钛酸钾(以K2Ti6O13为主)晶须,且晶须的收率高。

基于d电子合金设计方法的生物医用新型亚稳β钛合金的设计及性能研究

依据d电子合金设计方法,采用无细胞毒性的合金元素Nb和Zr,从理论上设计了一种具有较低弹性模量的生物医用新型亚稳β钛合金Ti-35Nb-10Zr,并研究了该合金铸锭的基本力学性能。结果表明:该合金的弹性模量值低于传统的用于体内植入的Ti-6Al-4V合金,有望成为一种比较有前途的新型体内植入材料。

Cu-P中间合金的快速凝固处理对Al-Si合金耐磨性的影响(英文)

研究了Cu-P中间合金的快速凝固处理对Al-Si合金耐磨性的影响。TEM分析表明：在冷却速度为10^5～10^6℃／s时，Cu-P中间合金薄带的组织由纳米晶和少量的非晶组织组成，而且Cu-P中间合金中的Cu3P的晶粒尺寸由5～40μm下降到30～50nm。结果表明，由于强度和硬度的提高，用薄带状中间合金改性处理的Al-Si合金的耐磨性要高于用块状中间合金改性处理的Al-Si合金：磨损率由0．86％下降到0．39％。因此，用熔体快淬Cu-P中间合金进行改性处理是提高Al-Si合金的耐磨性的有效办法。

钛酸钾晶须的高温热稳定性

用分析纯K2CO3和TiO2为原料,按摩尔比n(K2CO3)/n(TiO2)为1∶3.5混料均匀后,用烧结法反应合成钛酸钾晶须。通过X射线衍射仪和扫描电镜分析不同煅烧工艺下钛酸钾晶须的微观结构,研究钛酸钾晶须的高温热稳定性。结果表明:四钛酸钾(K2Ti4O9)的热稳定性低于六钛酸钾(K2Ti6O13)的。K2Ti4O9在高温煅烧时将向K2Ti6O13转变,其转变的临界温度约为1 100℃。K2Ti6O13在1 200℃煅烧的热稳定性略有下降。

添加铝对AlN_p/Cu复合材料组织与热性能的影响

为提高高体积分数AlNp/Cu复合材料的致密度,采用粉末冶金液相烧结工艺制备了含10vol%Al的AlNp/Cu复合材料,与未添加Al的AlNp/Cu复合材料以及AlN颗粒表面镀铜的AlNp/Cu复合材料进行了组织与热性能的比较。X射线衍射与显微组织观察表明,添加的Al在烧结过程中扩散至铜基体形成固溶体,并能有效的提高AlNp/Cu复合材料的致密度,添加10vol%Al的复合材料相对密度与未添加Al的AlNp/Cu复合材料相比提高了3.5%。热膨胀试验表明：50-550℃之间,40%AlNp/Cu复合材料、添加10vol%Al的40%AlNp/Cu复合材料及AlN颗粒表面镀铜的40%AlNp/Cu复合材料的平均热膨胀系数分别为15.7、13.4和13.4,热循环后的残余应变分别为0.51%、0.18%和0.24%。Al的添加及AlN颗粒表面镀铜都能有效地降低AlNp/Cu复合材料的热膨胀系数和热循环后的残余应变。与表面镀铜的AlNp/Cu复合材料相比,Al的添加在一定程度上降低了AlNp/Cu复合材料的热传导性能,但材料的制备成本显著降低。

钛酸钾生物薄膜/钛合金生物复合材料的制备及其体外生物相容性

用仿生化学方法制备钛酸钾生物薄膜/Ti-15Mo-3Nb生物复合材料,然后通过模拟体液培养试验、动态凝血试验及体外细胞培养试验对Ti-15Mo-3Nb和钛酸钾生物薄膜/Ti-15Mo-3Nb生物复合材料的体外生物相容性进行研究,以验证钛酸钾作为一种新型的生物活性涂层材料的可行性。对比试验的结果表明:(1)在模拟体液培养实验中,Ti-15Mo-3Nb表面未见钙磷沉积,表现为生物惰性,而呈多孔网状结构的钛酸钾生物薄膜具有很强的钙磷吸附能力,表现出很好的生物活性;(2)以动态凝血时间为指标,钛酸钾生物薄膜>Ti-15Mo-3Nb,表现出良好的血液相容性;(3)细胞培养实验表明,二者均具有良好的细胞相容性,但在细胞培养初期钛酸钾生物薄膜具有更好的细胞附壁生长趋势,这将有利于损伤部位的早期愈合。钛酸钾生物薄膜/Ti-15Mo-3Nb生物复合材料表现出更好的生物相容性和生物活性。

两步电镀铜对C_f/Cu复合材料的复合效果的影响

通过对碳纤维表面进行空气热氧化预处理,然后采用两步镀铜法对纤维表面进行电镀铜,有效的避免了普通镀铜方法中常见的“黑心”现象,使得纤维束内部单丝获得了均匀连续的镀铜层,而且纤维与镀铜层之间结合牢固。经两步镀铜处理后的碳纤维复合丝与铜基体复合后,碳纤维/铜复合材料中常见的严重纤维偏聚现象得到很大改善,获得了C_f/Cu界面结合良好,纤维分布均匀的铜基复合材料。

四钛酸钾晶须的高温亚稳性

为了研究烧结法合成钛酸钾晶须的机理,利用X射线衍射仪和扫描电镜分析其相变和显微形貌。实验发现:在约950℃,四钛酸钾(K2Ti4O9)开始出现亚稳转变,1100℃以上保温2h后,其临界转变基本完成,说明K2Ti4O9是高温亚稳相,低于临界反应温度合成的六钛酸钾(K2Ti6O13)是由K2Ti4O9的亚稳相转变获得的。利用K2Ti4O9的高温亚稳性可以降低烧结法合成K2Ti6O13晶须的合成温度,对于确定烧结工艺参数具有重要意义。

羟基磷灰石/钛合金骨替代材料体外培养成骨细胞的实验研究

实验选用小鼠头盖骨成骨细胞,采用体外细胞培养技术对具有羟基磷灰石涂层的钛合金(HA/Ti)与未经过表面改性的钛合金两种骨替代材料进行细胞相容性评价,动态观察两种骨替代材料对成骨细胞生长、附着的影响。结果表明两种骨替代材料对成骨细胞生长无抑制作用,未发生细胞毒性反应,细胞在两种材料表面均能正常粘附、生长、增殖,均具有良好的细胞附着形态和细胞增殖率,而HA/钛合金材料具有更好的成骨性,是一种骨细胞相容性良好的骨替代材料。

固溶处理对医用Ti-15Mo合金显微组织及性能的影响

对医用Ti-15Mo合金在不同工艺固溶处理后的显微组织及力学性能进行了分析研究。结果表明,Ti-15Mo合金经800℃×10 min固溶水冷、550℃×8 h时效空冷处理后,可以得到较低的压缩弹性模量、较高的硬度和抗压强度,有利于该合金作为人工关节材料时满足生物力学适应性和耐磨承重的要求。断口分析表明该工艺条件下Ti-15Mo合金发生了韧性断裂,表现出良好的韧性。

种植牙用钛合金Ti-30Nb-8Zr-2Mo硬度及弹性模量(英文)

背景:目前广泛应用于临床的纯钛和Ti-6Al-4V种植体材料中存在着铝和钒的潜在毒性及弹性模量太大易造成界面应力屏障等问题。目的:对自行研制的新型钛合金Ti-30Nb-8Zr-2Mo进行硬度及弹性模量性能测试。设计、时间及地点:观察实验,于2003-03/2006-02在河北工业大学材料学实验室完成。材料:钛合金制备用原材料海绵钛纯度≥99%、钼粉纯度≥99%、铌条≥99.9%、海绵锆≥99.4%。方法:在均匀化退火、热煅、固溶后对试样显微硬度进行测量,对时效后的样品进行压缩试验。主要观察指标:硬度值和应力应变曲线。结果:研究显示800℃0.5h固溶后得到最大程度的强化合金,固熔合金硬度变化不大,时效后硬度显著增强,试样的抗压强度为1054MPa,压缩弹性模量达到16.5GPa。结论:自行研制的新型钛合金Ti-30Nb-8Zr-2Mo硬度和弹性模量均达到种植体材料的性能要求。

三种新型亚稳β钛合金在人工模拟体液中的腐蚀行为

目的:评估所设计的3种合金在人造生理环境中的耐腐蚀性能。方法:实验于2006-06在河北工业大学生物实验室完成。观察3种基于d-电子合金设计方法设计的具有较低弹性模量的新型亚稳β钛合金Ti35Nb10Zr、Ti35Nb8Zr2Mo、Ti20Nb15Zr10Mo和对比合金Ti6Al4V在Hank’s人工模拟体液中的电化学行为,分析合金铸锭的自腐蚀电位Ecorr随时间变化的关系曲线及阳极极化曲线。结果:①在浸入Hank’s人工模拟体液40min后,所设计的Ti35Nb10Zr合金具有最低的自腐蚀电位值,为-252mV,Ti35Nb8Zr2Mo、Ti20Nb15Zr10Mo的自腐蚀电位值则较高,分别为-217mV和-165mV。而对比合金Ti6Al4V则具有最高的自腐蚀电位值,为-98mV。②从阳极极化曲线得到的自腐蚀电流密度(腐蚀速率)Icorr值来看,Ti35Nb8Zr2Mo具有最大的Icorr值,为14.84mA/m2,其次分别为Ti20Nb15Zr10Mo(6.03mA/m2)和Ti35Nb10Zr(1.38mA/m2)。而Ti6Al4V则具有最小的Icorr值,为0.70mA/m2。③从腐蚀前的合金铸锭及Ti6Al4V(锻态)的扫描电镜照片看,所设计的3种合金铸锭表面均较锻态Ti6Al4V粗糙。结论:Mo含量的多少对于合金的耐腐蚀倾向大小具有一定作用。动电位极化曲线以及用于耐腐蚀实验的合金试样腐蚀前的扫描电镜照片表明影响合金耐蚀性的因素除化学成分外,合金的表面状况(粗糙度不同)可能也起到了重要作用。

纳米羟基磷灰石沉积层/钛酸钾薄层/钛合金生物复合材料体外培养成骨细胞的研究

在制备出具有表面活性的纳米羟基磷灰石沉积层/钛酸钾薄层/钛合金(HA/K2Ti6O13/β-Ti)生物复合材料的基础上,将体外培养的成骨细胞与HA/K2Ti6O13/β-Ti生物复合材料、未经处理β钛合金两种骨替代材料共同培养,在既定时间内观察两种骨替代材料对成骨细胞生长、附着的影响。结果表明两种骨替代材料对成骨细胞生长无明显抑制或促进作用,均具有良好的细胞相容性,它们皆能使成骨细胞附着于各自材料表面,分泌形成胶原纤维样基质。HA/K2Ti6O13/β-Ti生物复合材料较β钛合金具有更优异的的生物活性和成骨性能,是一种很好的生物植入材料。

预钙化对医用钛合金表面沉积钙磷层的影响

通过SEM,XRD和测量离子浓度的方法,研究了预钙化对医用钛合金表面沉积钙磷层的诱导作用。结果表明,在用化学方法对钛合金进行表面改性的过程中,预钙化明显增强羟基磷灰石在钛合金改性表面上的沉积能力。

MgB_2颗粒的制备及其增强铜基复合材料

采用粉末冶金反应烧结结合高能球磨的方式制备了MgB_2超细粉末,烧结后X射线衍射(XRD)表明合成MgB_2的纯度较高,球磨后由于晶粒尺寸减小以及晶体中微观应力增加使得MgB_2衍射峰的强度下降而且宽度增加,但球磨后颗粒的高分辨透射电镜像及相应的选区电子衍射表明球磨后MgB_2的晶体结构依旧完整。采用粉末冶金工艺制备了MgB_(2p)/Cu复合材料,扫描电镜观察表明MgB_2颗粒在铜基体中分布均匀。线扫描结果表明在MgB_2颗粒与铜基体之间存在Mg、Cu元素的互扩散现象。性能测试结果表明,相同体积分数情况下,MgB_(2p)/Cu复合材料的相对密度、硬度、拉伸强度以及导电性能优于TiN_p/Cu复合材料和AlN_p/Cu复合材料,是一种有效的弥散强化相。

地球科学、地理科学、环境科学和宏观生物学研究的发展趋势与展望

人类文明堆动着社会进步和经济的飞速发展。地球科学、地理科学、环境科学和宏观生物学作为自然科学的一个重要组成部分,长期以来为社会进步和经济发展作出了重要贡献。 随着人类社会的进步,全球人口急剧增加,生活条件的改善,导致资源消耗高速增长。地球陆地资源的最大承受力有限,21世纪将而临资源危机。

纯镁微弧氧化陶瓷层的耐蚀性和Ca-P沉积

为提高镁在腐蚀环境中的耐蚀性,使用微弧氧化方法在纯镁表面制备1层保护性的陶瓷层,并在硅酸钠水溶液中对陶瓷层进行封孔。极化曲线测量结果表明,陶瓷层经封孔后在模拟体液(SBF)中具有更好的耐蚀性。但SBF浸泡实验揭示在浸泡初期,陶瓷层并不能有效保护基体镁,直至因镁腐蚀而产生的沉积物对陶瓷层中存在的孔洞进行二次封孔后,基体镁的腐蚀才被显著延缓。另外,SBF浸泡实验也表明覆盖微弧氧化陶瓷层的样品能有效诱导Ca-P沉积。

纳米晶Al-Ti-B提高ZL109耐磨性的研究

为了研究纳米晶Al-Ti-B细化剂对活塞用ZL109合金耐磨性的影响,本文首先对Al-Ti-B中间合金进行了熔体快淬处理,得到了薄丝带状的Al-Ti-B中间合金,通过TEM分析可知,其为纳米晶组织,然后采用金属熔融鳞造法,用纳米晶Al-Ti-B中间合金对ZL109合金进行了细化处理;最后进行了磨损试验。研究表明,纳米晶Al-Ti-B中间合金使ZL109的组织得到了很好的细化,硬度、耐磨性均明显提高。硬度(HBS)由125提高到132,提高了5．6％,磨损率由2．012％降为0．389 4％,从而明显提高了抗磨损性能。由此得出,用快速凝固的方法对Al-Ti-B晶粒细化剂进行预处理．可以有效地提高ZL109合金的抗磨损性能。