人體腐蝕環(huán)境下TLM鈦合金的微磨粒磨損研究.pdf

1、人工假體植入人體后,在人體內(nèi)環(huán)境下受到腐蝕與磨損的作用,磨損所產(chǎn)生的顆粒小于10μm,屬于微磨粒磨損的范疇。目前國內(nèi)外對于人體植入材料在人體環(huán)境下的微磨粒磨損的研究尚處于起步階段。
　　本文以TLM鈦合金為主要研究材料,以TAMZ鈦合金作對比,通過測量極化曲線和時間電流曲線,研究了不同熱處理狀態(tài)的TLM以及TAMZ鈦合金在模擬體液中的電化學(xué)腐蝕行為。在TE66微磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)上系統(tǒng)地研究了鈦合金在模擬人體體液中的微磨粒磨損行為。考

2、察了各摩擦因素(濃度、載荷、速度、磨粒的種類、滑移距離和摩擦副等)對TLM鈦合金和TAMZ鈦合金微磨粒磨損的影響規(guī)律,對微磨粒磨損與腐蝕的交互作用進(jìn)行了探討,最后建立了材料磨損機(jī)制圖、材料流失圖及選材圖。
　　通過研究,得到如下主要結(jié)論:
　　(1)TLM合金在不同模擬體液中腐蝕傾向由大到小依次為含有蛋白質(zhì)的Hank‘s溶液、Hank‘s溶液和Ringer‘s溶液,且在Hank‘s溶液中的耐蝕性不如TAMZ鈦合金的好。

3、>　　(2)隨著料漿濃度、摩擦配副硬度增加和磨粒直徑的增大,TLM和TAMZ鈦合金磨損體積逐漸增大。隨著速度增加,鈦合金的磨損體積降低。在較低濃度時,磨損體積隨著滑移距離的延長先增加后降低;較高濃度時,磨損體積隨滑移距離延長而增加;在Hank‘s溶液中的磨損體積比蒸餾水中的要大。其中料漿濃度和載荷是影響材料磨損的關(guān)鍵因素。
　　(3)在模擬人體關(guān)節(jié)運(yùn)動摩擦學(xué)條件下,TLM和TAMZ鈦合金均出現(xiàn)了二體磨損、混合磨損和三體磨損機(jī)制。不

4、同磨損機(jī)制的出現(xiàn)與材料性能和試驗(yàn)條件有較大的相關(guān)性。一般隨載荷增加,磨損機(jī)制由三體磨損過渡到混合磨損和二體磨損,而當(dāng)滑行距離和料漿濃度增加時,磨損機(jī)制則從二體磨損向混合磨損和三體磨損過渡。鈦合金在三體磨損下的磨損體積一般大于二體磨損下的磨損體積。
　　(4)通過基于電化學(xué)技術(shù)的微磨粒磨損―腐蝕交互作用評價手段,對鈦合金在模擬體液環(huán)境下的腐蝕磨損行為研究表明:鈦合金植入磨損行為不但受到合金力學(xué)性能的影響,而且受到合金耐蝕性能的影響。