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第 24 卷第 5 期 中国有色金属学报 2014 年 5 月
Volume24Number5 TheChineseJournalofNonferrousMetals May2014
文章编号:10040609(2014)05129307
Hank’s模拟体液中医用TLM合金的微磨粒磨损行为
刘 明
1, 3
,王振国
2,3
,黄伟九
3
(1. 山东科技职业学院 机电工程系,潍坊 261053;
2. 有研亿金新材料股份有限公司,北京 102200;
3. 重庆理工大学 材料科学与工程学院,重庆 400054)
摘 要:采用 TE66 微磨粒磨损实验机对外科植入材料 TiZrNbMoSn(TLM)钛合金在 Hank’s 模拟人体体液中的
微磨粒磨损行为进行研究。通过正交实验结果可知:影响 TLM 钛合金微磨粒磨损行为的各因素的显著程度由高
到低依次为料浆浓度、载荷、滑移速度、磨粒及滑移距离,并研究料浆浓度对TLM 钛合金微磨损行为的影响。
结果表明:不同载荷下,由于单位体积内的磨粒数量增加致使 TLM钛合金的磨损体积随料浆浓度增加而增加;
摩擦因数在微磨损−腐蚀共同作用下随料浆浓度增加先增加而后降低,主要是由于随着微磨损−腐蚀的进行,在摩
擦副表面产生氧化膜或钝化膜,而这些膜具有一定的润滑作用致使摩擦因数降低;同时可得知在浓度相同时,载
荷越大,摩擦因数越大。
关键词:TLM 合金;微磨粒磨损;Hank’s 溶液;腐蚀−磨损;外科植入
中图分类号:TG172.2, TH117.1 文献标志码:A
Microscaleabrasivewearbehaviorof
medicalmaterialTLMalloy in Hank’s simulatedbodyfluids
LIUMing
1,3
,WANGZhenguo
2,3
,HUANGWeijiu
3
(1. Depart mentofMechanicalandElectricalEngineering,
ShandongVocationalCollegeofScienceandTechnology,Weifang261053,China;
2.GrikinAdvancedMaterialsCo., Ltd., Beijing102200,China;
3.SchoolofMaterialsScienceandEngineering, ChongqingUni versityofTechnology,Chongqing400054,China)
Abstract: The mi croscale abrasive wear behavior of surgical implant material TLM alloy in Hank’s simulated body
fluids (SBF) were studied by using the TE66 machine. The results of orthogonal experiments show
that the impact importance extent, slurry concentration, load, sliding speed, abrasive and sliding distance impact the
microscaleabrasivewearbehaviorofmedicalmaterialTLMalloyfromhi ghtolow.Duetotheabrasiveamountofin
unitvolume increasing,thewearvolumeofTLMtitaniumalloyincreases withincreasingslurryconcentrationatdifferent
loads.Andbecauseoftheoxidefilmorpassivationcoating wasinducedduringthemicroabrasionandcorrosionprocess,
thefrictioncoefficientincreases,andthendecreaseswithincreasingslurryconcentration.Underthesameconcentration,
thegreatertheload is, the biggerthecoefficientoffrictionis.
Keywords:TLMalloy;microscaleabrasi vewear; Hank’ssolution;corrosion; wear; surgicalimplants
人体植入材料是与人的生命和健康密切相关的特
殊的功能材料。作为人体植入材料,钛及钛合金与其
他金属植入材料相比,具有质轻、弹性模量低、无磁
性、无毒性、耐腐蚀、生物相容性好及良好的综合机
械性能从而得到更为广泛的应用
[1]
。然而人类关节特
别是下肢承重关节的工作条件是极其恶劣的,可概括
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50405005);教育部留学归国人员基金(2012940)
收稿日期:20130926;修订日期:201312 20
通信作者:黄伟九,教授,博士;电话:02362563089;Email:huangweijiu@cqut.edu.cn