Плазменное напыление композиционных материалов из титана и гидроксиапатита на имплантаты при воздействии ультразвуковых колебаний

• Автор: Князьков, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Список условных обозначений
С<ь Сх, Су - коэффициенты лобового сопротивления;
ио, V,, Уг, Утах - соответственно скорость подачи плазмообразующего газа, скорость частицы, скорость плазменного потока, скорость в момент соударения частицы с подложкой, м/с; с! - диаметр сопла, м; с1,, - диаметр частицы, м; в - расход газа, м3/с;
р, рь рг - плотности жидкости, частицы и газа, кг/м3;
Б - сила, Н;
- объем частицы, м3; ш - масса, кг;
g - ускорение свободного падения (9,8м/с), м/с2;
I - время, с;
8 - площадь поперечного сечения, м2; х, у - координаты, м;
Я - скоростные напоры; а -угол наклона струи, град;
9 - краевой угол, град;
I - сила инерции, Н;
Ь - высота растекающейся капли, м; р - динамическая вязкость, кг/м с;
Р - давление, НУм2;
А - амплитуда УЗК, мкм;
В - сила поверхностного натяжения, Н/м;
V - кинематическая вязкость, м2/с;
Т - температура, °С;
{3, к, с - постоянные; со - циклическая частота;

г - радиус частицы;
Г - частота УЗК, Гц ГА - гидроксиапатит;
ГАП - гидроксиапатитовые покрытия;
Ті - титан;
Т'у, - объем титана, %;
УГа - объем гидроксиапатита, %;
Дті=Т> Ті - дисперсность титана, мкм;
ДГа=Ога - дисперсность гидроксиапатита, мкм.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗДЕЛИЯ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
1.1 .Порошковые материалы и их применение
1.2.Требования к материалам и физико-механические свойства композиционных биопокрытий, применяемых в имплантологии
1.3.Способы получения порошковых покрытий и физическая сущность различных методов газотермического напыления
1.4.Совершенствование технологии плазменного напыления на внутри костные имплантаты
1.5.Выводы
1.6.3адачи исследований
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОДНОРОДНЫХ ПЛАЗМОНАПЫЛЕННЫХ ПОКРЫТИЙ
2.1.Выбор основных факторов, влияющих на качество композиционных покрытий
2.2.Напыление механических смесей с минимальным разделением компонентов в покрытии
2.3.Влияние УЗК на свойства покрытий
2.4.Выводы
З.МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 .Порядок проведения исследований 3.2.Объекты и методы исследований
3.3.Выбор факторов управления процессом формирования покрытий 3.4.Обоснование выбора экспериментально-статистического метода построения математической модели процесса плазменного напыления порошковых композиций 3.5 .Методика проведения эксперимента
3.6.Планирование эксперимента и проверка достоверности полученных результатов
4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 .Морфология композиционных покрытий
4.2.Влияние технологических режимов плазменного напыления на
формирование композиционного покрытия
4.2.1.Однородность распределения компонентов в покрытии

решения второй задачи, связанной с исследованием динамики движения частицы в струе, которая включает в себя расчет траектории, скорости движения частицы и выбор коэффициента лобового сопротивления в условиях высокотемпературного п-струйного потока, поскольку из последней определяются основные факторы, влияющие на скорость, нагрев и процессы разделения компонентов порошковой смеси (время пребывания в газотермическом потоке и траектория движения частицы в струе).
Параметры температуры, скорости (Уг) и плотности плазменной струи (рг) будут меняться в зависимости от дистанции до среза сопла, следовательно, траектория движения для частиц композиционного порошка при этом будет непрерывно меняться, поэтому Уг и рг в уравнениях являются функциями времени полета. Попытка ввести какую-либо аппроксимацию зависимости Уг(1) и коэффициента лобового сопротивления (СДД) от времени помогает описать движение частицы только в частных случаях, поскольку параметры струи и траектория частицы разнообразны [53, 136]. В области чисел Ке>20000 лобовое сопротивление слабо зависит от Яе и для сферы Сй « 0.4 (для частиц неправильной формы в этой области Се! « 0.9). Наиболее характерными при плазменном напылении являются частицы диаметром от 10 до 500 мкм и скорости плазменных потоков до 1000 м/с. Поэтому даже для частиц неправильной формы мгновенно оплавляемых, значение лобового сопротивления будет определяться той же зависимостью, что и для сферы, с той разницей, что для них Сй ~ 0.5 [54]. Для расчета траекторий движения сносимой струи с частицами для напыления в плазменной струе можно рассматривать смесь порошка с нагретым газом как псевдогаз, обладающий свойствами, зависящими от массовой доли частиц [53, 136, 143,144].
Технологические режимы напыления и конструктивные особенности используемого оборудования (факторы 3 и 4 группы) определяют динамику движения частицы в газотермической струе, следовательно, именно при