244 / 2021-04-14 17:40:05

原料粉末对冷喷涂沉积钽涂层的微观结构和力学性能的影响

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钽（Ta）作为一种新型的金属生物材料，由于其具有优异的生物活性和生物相容性，近年来受到越来越多的关注。然而，相对较高的制造成本和无法生产块体的全钽植入物限制了其广泛应用。为了制备高质量的Ta涂层，本工作介绍了三种类型的Ta原料粉末【包括有两种氢化脱氢（HDH）和一种机械破碎的Ta粉】，采用冷喷涂的方法在Ti6Al4V基体上沉积制备了多种Ta涂层，并研究了原料粉末对涂层微观结构和力学性能的影响。结果显示，所有沉积涂层均未表现出明显的氧化，并且在冷喷涂涂层中发现了两种不同的微观结构，即在高度变形的颗粒边界存在大量的超细晶粒和在颗粒中心的位置保留了原始晶粒的大小。数据表明，多孔的1号氢化脱氢Ta粉（HDH-1-Ta）沉积质量最好，表面相对平坦，孔隙率最低(0.93~1.77%)，沉积效率最高，显微硬度最高(345~441 HV_0.1)，附着力较好(39~41 MPa)。由此得出，粉末形貌对沉积质量的影响大于推进剂气体温度，这主要是因为HDH-1-Ta粉末具有多孔形态，在沉积过程中表现出优异的压缩性和沉积后的压实性能。因此，多孔HDH-1粉末有望成为冷喷涂制备Ta涂层的经济且有效的选择方案。