摘要：高熵合金具有很广泛的应用价值。目前,传统的铁基合金达不到高速切削的要求,为提高传统刀具材料在高速切削下的性能,国内外通过激光熔覆技术对传统刀具材料进行了改性。本文综述上述研究,同时也总结高熵合金块体与涂层的制备方法及研究现状。从热力学半经验判据设计合金成分出发,首先,介绍成分设计下的基础合金体系的显微组织与性能,探究添加不同合金化元素对涂层组织与性能的影响机制。其次,介绍退火和工艺参数对刀具表面激光熔覆高熔点高熵合金涂层的组织与性能的影响。最后展望高熔点高熵合金涂层的发展前景。

摘要：目的对不同w_(Ca)/w_(P)的宽带激光熔覆生物陶瓷涂层性能进行研究,探究w_(Ca)/w_(P)对涂层硬度、生物相容性及生物活性的影响规律,寻求最优试验参数,为以后制备性能优良的涂层提供参考。方法运用梯度设计思想,采用宽带激光熔覆技术,在钛合金表面分别制备w_(Ca)/w_(P)为1.35、1.40、1.45的梯度生物陶瓷涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜、显微硬度仪、模拟体液浸泡试验、体外细胞试验,研究不同w_(Ca)/w_(P)对生物陶瓷涂层组织结构、生物相容性以及生物活性的影响。结果XRD结果表明,涂层主要由CaTiO_(3)、HA、Ca_(2)SiO_(4)、CaO、TCP等相组成。硬度测试表明,w_(Ca)/w_(P)=1.45的涂层平均显微硬度最高,而w_(Ca)/w_(P)=1.35的涂层平均硬度最低。体外细胞试验表明,所有涂层上的MG63分布均匀,细胞形态良好,w_(Ca)/w_(P)=1.40的涂层上的OD值增长较快,共同培养至第5天时,测得的OD值远高于其他涂层,相较于第1天的OD值增加最多。SBF浸泡试验表明,3种w_(Ca)/w_(P)的陶瓷涂层都在表面覆盖了类骨磷灰石,w_(Ca)/w_(P)=1.40的涂层,经浸泡后表面覆盖了最多的类骨磷灰石。观察细胞生长形态,细胞的许多丝状伪足紧贴在涂层上,使得细胞可以粘附在涂层上并生长,呈现出正常的梭形形态,具备较完整的细胞膜,w_(Ca)/w_(P)=1.40的涂层上粘附的细胞数量更多、分布更为均匀。结论当w_(Ca)/w_(P)=1.40时,Ca-P生物陶瓷涂层不仅拥有良好的生物矿化能力,能够形成更多类骨磷灰石,而且涂层上增殖吸附的细胞数量最多,涂层表现出良好的生物相容性和生物活性。

摘要：为了提高高速切削刀具的表面耐磨性能,设计了一种高熔点高熵合金成分体系,采用激光熔覆技术制备了AlCrFeMoNb_xTiW高熵合金涂层。利用光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等手段对其显微组织进行表征分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层硬度及耐磨性能进行了检测。结果表明:熔覆层相组成主要由BCC,(Nb,Ti)C及Laves相所组成;当Nb原子分数为1时,涂层显微组织为胞状树枝晶及颗粒状碳化物;随着Nb原子比增加,涂层组织逐渐由放射状共晶向长条树枝状过共晶组织转变,但弥散分布的颗粒状(Nb,Ti)C始终存在于涂层内部。涂层硬度逐渐上升,当Nb原子分数为7时,涂层的最高硬度可达HV0.21017。磨损实验表明,各个Nbx涂层的平均摩擦系数差别不大;磨损量随着Nb含量的升高而降低;涂层磨损机制主要以磨粒磨损为主。

摘要：为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,提高涂层与基材的结合强度,设计了一种稀土活性生物梯度陶瓷涂层,采用宽带激光熔覆技术,在TC4合金上制备了含HA+-βTCP稀土活性梯度生物陶瓷复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、模拟体液(SBF)以及电化学分析仪等手段对涂层组织结构、生物活性及耐腐蚀性进行了研究。结果表明,生物活性稀土梯度涂层分为基材、合金化层以及生物陶瓷层3个层次,且各梯度层之间均为良好的化学冶金结合;稀土氧化物Nd2O3在宽带激光熔覆生物陶瓷的过程中具有催化合成HA+-βTCP的作用,且当Nd2O3质量分数为0.6%时,催化合成HA+-βTCP的量最多;当Nd2O3质量分数为0.4%~0.6%时,涂层的耐腐蚀性最好且涂层表面沉积的磷灰石相的量最多,具有最佳的生物活性。

摘要：为了在钛合金表面获得具有生物活性和生物相容性的陶瓷成分涂层,运用梯度设计思想,采用宽带激光梯度激光熔覆技术,在钛合金表面制备添加不同含量Y2O3＋CeO2混合稀土氧化物的陶瓷成分涂层。利用X衍射全自动测试仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、激光共聚焦显微镜（CLSM）,研究不同混合稀土氧化物含量对涂层生物活性的影响。结果表明：固定0.4%（质量分数）Y2O3,CeO2的添加量在0%～0.8%变化,当CeO2的添加量在0.2%～0.4%时,激光熔覆过程中催化合成的生物活性相HA和β-TCP最多,经模拟体液（SBF）浸泡14 d后,涂层表面的类骨磷灰石最多且分布均匀。细胞学实验也表明,涂层表面细胞生长正常且数量最多。因此,含0.2%～0.4%CeO2的梯度生物陶瓷成分涂层具有最佳的生物活性。

摘要：目的研究SiO_2含量对钛合金表面激光熔覆梯度生物陶瓷涂层生物活性的影响。方法利用激光熔覆技术,采用梯度成分设计思想,固定涂层中稀土氧化物La_2O_3的添加量,在钛合金TC4表面制备了掺杂不同含量SiO_2的梯度生物陶瓷涂层。采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、噻唑蓝(MTT)及荧光素双醋酸酯(FDA)染色等测试手段,研究了SiO_2含量对激光熔覆制备梯度涂层的组织结构和生物活性的影响。结果 SiO_2在激光熔覆过程中可以降低梯度生物陶瓷涂层的开裂敏感性,并起到细化晶粒的作用。当SiO_2掺杂量为2.5%时,激光熔覆过程中诱导合成的HA+CaTiO_3数量最大;当SiO_2掺杂量为7.5%时,模拟体液(SBF)实验表明,涂层的矿化沉积能力最强。MTT测试表明,SiO_2掺杂量为7.5%的涂层细胞增殖数量的OD值最大,细胞能够紧贴涂层表面生长。FDA染色分析表明,SiO_2掺杂量为7.5%的涂层上细胞数量最多,且分布均匀。结论 SiO_2掺杂量深刻影响着生物活性陶瓷相HA和Ca_2SiO_4数量,进而影响生物陶瓷涂层的生物活性。SiO_2掺杂量为7.5%的涂层具有最佳的生物相容性及生物活性。

摘要：高熵合金作为金属材料领域近年来的三大突破之一,其开拓性地打破了传统合金设计理念的思想囚笼,适当配比的高熵合金可制得具有高强度、高耐磨性及耐蚀性等优异性能的合金材料。Fe、Co、Cr、Ni四种元素在高熵合金体系中研究得最为广泛,并得到一定的研究成果。从CoCrFeNi-M系高熵合金的结构与相变特点切入,介绍了高熵合金的结构分类特点,分析了高熵合金相形成及其规律,阐述了合金元素对铸态高熵合金相结构的影响,探讨了高熵合金的热处理过程。最后,总结了高熵合金的研究现状及其存在的问题。

摘要：为了更好地探索稀土氧化物对生物陶瓷涂层组织形貌与降解性能的影响,在添加稀土氧化物La_2O_3的情况下,利用激光熔覆技术,结合梯度成分设计与梯度功率烧结,在钛合金表面制备了一层含羟基磷灰石(HA)和β-磷酸三钨(β-TCP)的梯度生物陶瓷涂层。经过X衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)的分析发现:(1)稀土氧化物的加入,能够促进涂层生成HA和β-TCP,改善涂层表面在模拟体液中的开裂敏感性以及细化新生类骨磷灰石晶粒尺寸。当稀土添加量为0.4%时,涂层中HA和β-TCP衍射峰值最高,在模拟体液中浸泡14 d后,涂层表面无裂纹,形成分布均匀,大小一致的类骨磷灰石。(2)涂层在模拟体液中浸泡28 d后的降解率为0.2126%。模拟体液中Ca^(2+)和La^(3+)浓度随着浸泡时间发生变化,其中Ca^(2+)浓度呈动态的上下波动变化,且含量逐渐减小,表明Ca^(2+)从模拟体液中沉积到涂层表面的量要比涂层降解到溶液中的多;而La^(3+)浓度随浸泡时间增加而逐渐增大,在将La^(3+)浓度与浸泡时间在取对数的情况下,两因素存在明显的线性关系,并推导出关于La^(3+)浓度,浸泡时间与涂层浸泡面积的经验公式。

摘要：　为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在 Ti 6Al 4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和显微硬度进行了研究。结果表明:钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中。合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为 Ti(Al、P、Fe、V)相,白色共晶组织主要为 Fe2Ti4O +AlV3,白色颗粒为结晶析出的 Al3V0.333 Ti0.666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为 CaO、CaTiO3 和 HA,灰色相为β TCP及 Ca2Ti2O6,白色颗粒相为 TiO2。合金层的最高硬度为1600Hv0.2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300Hv0.2。

摘要：激光熔覆过程中医用钛合金与混合粉末(CaHPO_4·2H_2O+CaCO_3+La_2O_3)因热膨胀系数相差大而容易产生裂纹、气孔等缺陷,故采用梯度设计方法在医用钛合金表面上制备一层具有生物活性的磷酸钙陶瓷涂层。通过金相显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),显微硬度计,甲基噻唑基四唑(MTT)比色法和倒置荧光显微镜对稀土氧化物La_2O_3添加量相同(0.6%)的不同钙磷比激光熔覆磷酸钙陶瓷涂层结合界面、物相、显微硬度、细胞相对活性和细胞生长状态进行分析。试验结果表明:通过OM观察其横截面积可以看出熔覆试样分为基材、合金化层及陶瓷层3个区域,各区域间呈良好的冶金结合。在2θ在32°~33°附近,当n(Ca)∶n(P)(原子比)=1.40~1.45时,其XRD图谱中羟基磷灰石+β-磷酸三钙(HA+β-TCP)的特征峰较高,表明其生成的生物活性相HA+β-TCP的量最多。显微硬度结果表明n(Ca)∶n(P)值越大,涂层平均硬度越高。MTT比色法和倒置荧光显微镜观察结果表明当涂层n(Ca)∶n(P)=1.40时,吸光度值(OD)最大,生物陶瓷涂层上细胞数量最多且生长状态良好,表明该涂层具有最佳的细胞相容性且有利于细胞的稳定增殖与生长。