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微动腐蚀是金属植入件的主要损伤形式之一,接骨板与骨螺钉的接触区、关节柄与骨水泥接触处、关节柄与关节头之间,都是微动腐蚀易于发生的区域。国内外的研究多集中于各种因素对金属生物材料的微动腐蚀的影响上,利用微动图理论和交互作用来研究金属生物材料的微动腐蚀却鲜有报导。 本文在高精度液压式微动磨损试验机上,采用球/平面接触模式,在不同载荷、介质和位移振幅条件下,对TA2纯钛和Ti6Al4V钛合金进行了微动腐蚀试验。借助表面轮廓仪、激光共焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试仪器,应用微动图理论和交互作用观点,系统研究了TA2和Ti6Al4V在模拟体液中的微动腐蚀特性。旨在为金属生物材料选用与研制,以及临床医学提供实验依据。本研究取得的主要结果和结论如下: 位移幅值、载荷、介质对TA2和Ti6Al4V的微动运行区域、摩擦系数、磨损体积等有显著的影响。随着位移幅值的增加,微动运行区域从部分滑移区向混合区、滑移区转变,摩擦系数呈上升趋势,试样的磨损体积变大。随着载荷的增加,微动运行区域由滑移区向混合区、部分滑移区转变,摩擦系数呈下降趋势,试样的磨损体积变大。与大气环境相比,蒸馏水与Saline溶液使微动更易进入混合区或滑移区;Saline溶液中的摩擦系数最小,蒸馏水与大气环境相比,摩擦系数值变化较复杂;介质对试样的磨损体积的影响较复杂,Ti6Al4V的磨损体积在大气环境中最大、Saline溶液中次之、蒸馏水中最小,而TA2的磨损体积在大气环境中最小。 TA2的磨损机制主要表现为粘着磨损与剥落损伤并存,Ti6Al4V的磨损机制主要表现为剥落损伤与磨粒磨损并存;随着载荷与位移的增加,TA2和Ti6Al4V的损伤加剧;TA2磨痕损伤在大气环境中最轻、蒸馏水中次之、Saline溶液中最严重,而Ti6Al4V磨痕损伤在大气环境中最严重、Saline溶液中次之、蒸馏水中最轻。 TA2和Ti6Al4V在Saline溶液中的腐蚀与磨损的交互作用量占微动腐蚀总量的比率强烈依赖于位移幅值。当位移幅值比较小时,交互作用量占微动腐蚀总量的小部分;当位移幅值比较大时,交互作用量则占微动腐蚀总量的绝大部分。 微动产生的磨屑不易从摩擦面间排除而不断参与后续的微动过程,并对