CoCrMo-PEEK關(guān)節(jié)材料的扭動(dòng)微動(dòng)摩擦腐蝕行為研究.pdf

1、人工關(guān)節(jié)植入體在人體環(huán)境中需承受各種負(fù)荷及疲勞、磨損、腐蝕的綜合作用,獨(dú)立的人工關(guān)節(jié)摩擦學(xué)和腐蝕行為研究難以揭示人工關(guān)節(jié)植入體的生物摩擦腐蝕問(wèn)題,因此,開(kāi)展人工關(guān)節(jié)植入體接觸界面間的扭動(dòng)微動(dòng)摩擦腐蝕研究具有重要意義。本文以CoCrMo與PEEK為研究對(duì)象,不僅對(duì)PEEK的表面特性及其摩擦磨損特性與傳統(tǒng)植入假體材料UHMWPE的進(jìn)行了對(duì)比分析,并開(kāi)展了面/面接觸界面間的扭動(dòng)微動(dòng)磨損和扭動(dòng)微動(dòng)腐蝕行為研究。得到的主要結(jié)論如下:
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2、.PEEK的抗蠕變性能優(yōu)于UHMWPE,雖然PEEK的吸水率較高,但其硬度降低百分比低于UHMWPE;在25％牛血清溶液潤(rùn)滑條件下, PEEK的摩擦系數(shù)比UHMWPE的略高,但其磨損程度較輕,抗磨損性能更好。
　　2.在不同的環(huán)境條件下CoCrMo與PEEK接觸界面間的扭動(dòng)微動(dòng)主要運(yùn)行于混合區(qū)與完全滑移區(qū)。隨著角位移幅值的增加,T-θ曲線從橢圓型向平行四邊型轉(zhuǎn)變,而摩擦扭矩值則呈先增加后減小的趨勢(shì);扭動(dòng)微動(dòng)運(yùn)行于混合區(qū)時(shí),PEEK

3、表面的磨痕輪廓呈“W”型,角位移幅值增加或法向載荷增大,磨痕深度增加,環(huán)狀犁溝加深,磨損程度加重,CoCrMo表面出現(xiàn)磨屑團(tuán)聚,其損傷機(jī)制以塑性變形和粘著剝落為主。扭動(dòng)微動(dòng)處于完全滑移區(qū)時(shí),PEEK表面的磨痕輪廓呈“U”型,CoCrMo表面出現(xiàn)磨屑拖拽痕跡,其磨損機(jī)制仍是粘著磨損,且邊緣區(qū)域磨損程度較中心區(qū)域磨損嚴(yán)重。法向載荷增加,摩擦扭矩增大,CoCrMo表面材料轉(zhuǎn)移增多。
　　3.在25%小牛血清中,扭動(dòng)前CoCrMo試樣表面

4、產(chǎn)生鈍化膜層,使得腐蝕電流處在較低水平,腐蝕速度較慢,試驗(yàn)開(kāi)始后,金屬試樣上的鈍化膜層迅速被破壞,腐蝕電流迅速增大,腐蝕速度加快。同一法向載荷下,隨著角位移幅值的增大,鈍化膜層被破壞程度越嚴(yán)重,腐蝕電流增加,腐蝕速度加快,材料損傷增加。扭動(dòng)微動(dòng)的角位移幅值或法向載荷越大,扭動(dòng)后金屬試樣的腐蝕電位越負(fù)移,CoCrMo試樣的鈍化膜層被破壞越嚴(yán)重且越難恢復(fù)。
　　4.環(huán)境介質(zhì)對(duì)CoCrMo/PEEK間的扭動(dòng)微動(dòng)行為和磨損行為產(chǎn)生一定影響