人工指關節(jié)用C-C復合材料及其改性研究.pdf

1、碳/碳（C/C）復合材料具有密度低、幾何穩(wěn)定性強及彈性模量與人體骨相近等優(yōu)點，在醫(yī)學領域有著廣闊應用前景。但其為生物惰性，材料本身不具顯影性且耐磨性不高。針對上述局限性，本文通過添加增強相、在其表面制備碳化硅（SiC）和羥基磷灰石（HA）涂層等來分別提高其顯影性、耐磨性和生物活性。
　　首先，本文采用液相浸漬法制備C/C復合材料，研究了超聲處理和炭化溫度對C/C復合材料致密化、組織形貌和彎曲強度的影響。結果表明：炭化溫度較低時(8

2、00℃)，超聲處理對 C/C復合材料的制備過程和性能影響較小；炭化溫度較高時(1200℃)時，由于超聲波的振蕩作用，處理后的試樣結構中出現(xiàn)了多孔組織，這種多孔組織在彎曲受力時可阻斷裂紋的傳播，改善C/C復合材料的彎曲性能，其彎曲強度可達105MPa，且使C/C復合材料的斷裂方式由脆性斷裂轉變成偽塑性斷裂。
　　其次，本文研究了硝酸和超聲表面處理后，采用液相浸漬法結合熱處理在C/C復合材料中添加增強相TaC，ZrO2及Ta2O5+S

3、iC的工藝。結果表明：50％硝酸處理后的C/C復合材料表面生成較多有機官能團，這些有機官能團提高了C/C復合材料的潤濕性，使得更多的ZrO2顆粒強化C/C/復合材料，其彎曲強度可達95MPa。制備的ZrO2-C/C復合材料在X光下可清晰顯影。由于顯影性與物質的比重和濃度有關，因此當浸漬液為15%的乙醇鉭和15%的乙酸鋯時制備的試樣具有較好的顯影性，且試樣的彎曲強度分別為90MPa和95MPa。
　　第三，本文研究了低溫包埋法在C/

4、C復合材料表面制備SiC涂層的工藝，并對其耐磨性進行了評價。文中重點探討了包埋溫度、包埋時間及包埋材料中各組分的比例對SiC涂層的結構、成分、表面形貌及摩擦性能的影響。結果顯示：當包埋溫度為1200℃時制備的SiC涂層最致密，由于SiC涂層中含有適量的石墨，因此其摩擦系數(shù)約為0.18。當Si:MgO:C為2：1：1時制備所得的SiC涂層的組織最致密，且其摩擦系數(shù)保持在0.18左右。
　　最后，本文通過電化學沉積結合NaOH處理在C