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用射频等离子体增强化学气相沉积在钛合金表面制备类金刚石薄膜, 利用原子力显微镜、纳米力学探针、划痕仪、滑动摩擦和微动摩擦等研究了涂层的表面形貌和力学性能. 结果表明: 随涂层厚度的增加, 表面粗糙度先增后降, 最后趋于稳定, 硬度和划痕临界载荷提高, 室温空气条件下的滑动摩擦系数减小; 对于确定的膜厚, 随相对湿度增加, 摩擦系数降低, 这有利于其在体液环境中的应用.

关键词: 类金刚石薄膜 , 生物材料 , 力学性能

HA涂层的电结晶水热合成及其附着性与结构稳定性探讨

黄立业 , 李浩 , 付涛 , 徐可为

稀有金属材料与工程

采用电结晶水热合成法在室温条件下从含钙、磷离子的电解水溶液中电结晶沉积磷酸钙涂层,经蒸汽处理和真空煅烧后在钛合金基体上获得羟基磷灰石生物涂层.用SEM,XRD,IR分析了涂层的组织、结构和化学组成,分析了羟基磷灰石涂层的形成原理,用粘结拉伸法测量了涂层的结合强度,并在模拟体液中研究了涂层的生物化学稳定性.结果表明:电结晶形成的CaHPO4*2H2O涂层经水热处理后,转变为羟基磷灰石.涂层由针状晶体组成,均匀性和粘结性好,纯度高;涂层的结合强度在15 MPa左右,涂层在模拟体液中浸泡12个月后化学成分并未发生改变,但质量因降解而减少.

关键词: 电结晶 , 水热合成 , 羟基磷灰石 , 生物涂层 , 生物材料

类金刚石碳膜在纳米划擦过程中的弹-塑性变形及断裂机制分析

黄立业 , 徐可为 , 吕坚

金属学报

利用纳米划痕仪研究了Ti合金表面类金刚石薄膜在划擦过程中的弹塑性变形和裂纹形成微观机制.结果表明:试样在划擦过程经历了薄膜变形、薄膜与基体共同变形和薄膜剥离3个阶段,对应的P-D曲线分别在划擦前后无变化、出现分离和急剧变化.在第三阶段中塑性变形量超过弹性变形量,在薄膜内部产生裂纹,薄膜与基体变形恢复不同步,薄膜发生剥落因此,提高薄膜划擦抗力的有效途径是增强膜基的结合强度和提高薄膜的断裂韧性.

关键词: 类金刚石碳膜 , null , null , null

类金刚石碳膜的纳米划擦行为及其加载-卸载效应

黄立业 , 徐可为 , 吕坚

金属学报

用射频等离子体增强化学气相沉积方法在硅片上制备了类金刚石碳膜,利用纳米压入仪的划痕附件研究了薄膜的纳米划擦行为.结果表明:在划擦过程中,随载荷增加,薄膜先后经历弹性变形、弹塑性变形、加载开裂及卸载剥离三个阶段.在连续加载直至薄膜开裂的过程中薄膜未发生剥落,卸载后薄膜与基体变形恢复不同步,发生薄膜从基体上的脆性剥落.纳米划擦实验不仅能在加载阶段获得表征薄膜内聚强度的临界载荷,而且能检测卸载过程中薄膜附着抗力有关的临界载荷,是评价类金刚石薄膜划擦抗力的有效手段之一.

关键词: 类金刚石薄膜 , null , null

类金刚石碳膜的纳米划擦行为及其加载-卸载效应

黄立业 , 徐可为 , 吕坚

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2001.12.004

用射频等离子体增强化学气相沉积方法在硅片上制备了类金刚石碳膜,利用纳米压入仪的划痕附件研究了薄膜的纳米划擦行为.结果表明:在划擦过程中,随载荷增加,薄膜先后经历弹性变形、弹塑性变形、加载开裂及卸载剥离三个阶段.在连续加载直至薄膜开裂的过程中薄膜未发生剥落,卸载后薄膜与基体变形恢复不同步,发生薄膜从基体上的脆性剥落.纳米划擦实验不仅能在加载阶段获得表征薄膜内聚强度的临界载荷,而且能检测卸载过程中薄膜附着抗力有关的临界载荷,是评价类金刚石薄膜划擦抗力的有效手段之一.

关键词: 类金刚石薄膜 , 纳米压入 , 纳米划痕

类金刚石碳膜在纳米划擦过程中的弹-塑性变形及断裂机制分析

黄立业 , 徐可为 , 吕坚

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2001.07.011

利用纳米划痕仪研究了Ti合金表面类金刚石薄膜在划擦过程中的弹塑性变形和裂纹形成微观机制.结果表明:试样在划擦过程经历了薄膜变形、薄膜与基体共同变形和薄膜剥离3个阶段,对应的P-D曲线分别在划擦前后无变化、出现分离和急剧变化.在第三阶段中塑性变形量超过弹性变形量,在薄膜内部产生裂纹,薄膜与基体变形恢复不同步,薄膜发生剥落因此,提高薄膜划擦抗力的有效途径是增强膜基的结合强度和提高薄膜的断裂韧性.

关键词: 类金刚石碳膜 , 纳米划痕 , 断裂机制 , 力学性能

类金刚石薄膜的表面纳米划擦性能评价

黄立业 , 徐可为 , 吕坚

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2001.05.039

用射频等离子体增强化学气相沉积在钛合金表面制备了类金刚石薄膜,利用纳米压入仪及其附件研究了薄膜与纳米划擦有关的力学性能.结果表明:随薄膜厚度的增加,其硬度略有增加,但增幅较小,弹性模量没有明显的相应规律;薄膜在划擦过程中,随载荷增加,先后经历薄膜变形、薄膜与基体共同变形及薄膜剥离三个阶段;在薄膜变形阶段,划擦对薄膜的损害较小;当压头进入薄膜一定深度后,划擦后薄膜与基体的变形不同步,造成薄膜沿划痕向两边形成整齐排列的小裂纹,呈鱼骨状;达到临界载荷值时,薄膜在界面处发生脆性剥落;随膜厚增加,薄膜的临界载荷增大,因其残余应力的相应增大而发生大面积脆性剥落.

关键词: 类金刚石薄膜 , 纳米压入 , 纳米划痕 , 生物材料