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钛合金材料在人体环境中的腐蚀疲劳实验分析

发布时间 :2019-08-22 16:05:00 浏览次数 :

人骨遭到的局部应力是惊人的,并且某些部位常常承受很高的周期应力,因而金属植入部件的腐蚀疲劳成为一个不可忽视的问题,腐蚀疲劳能够降低材料正常的疲劳强度,尤其在低应力频率时最为严重,是造成植入假体早期断裂的主要原因。

为了模拟人体运动时关节在交变应力下抗腐蚀疲劳的性能, Dobbs做了Ringer'’s液中的腐蚀疲劳实验:粉末冶金制得的 Co-Cr-Mo合金( Amaloy)抗腐蚀疲劳(CF)性能最佳(CF门植值>750MPa),其次为Ti6Al4V(>550MPa),而铸造的 Co-Cr-Mo较差(<400MPa),Imam等则详细研究了316L不锈钢、 Co-Cr-Mo合金和Ti6A4V合金在Hank’s液中的腐蚀疲劳行为,结果表明,在高应力作用下合金的疲劳寿命顺序为Ti6Al4V>316L> Co-Cr-Mo,在低应力下顺序为316L> Co-Cr-Mo>Ti6Al4V,实验数据列于表5-8。同时发现,在腐蚀疲劳测试过程中,合金的开路电位明显降低。

不同应力下TH6AHV、316L不锈钢、 CoCrMo的腐蚀疲劳寿命

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在人体模拟溶液中(37℃、pH为7.4)

腐蚀疲劳测试中开路电位随时间的变化

合金化方法是提高材料的抗腐蚀疲劳的性能有效途径之有报道指出,Ti5A12。5Fe合金的抗腐蚀疲劳的性能优于Ti6A14V合金,而且由于用Fe替代了具有生物毒性的V而使材料的生物相容性提高。Ti6A17Nb合金由于生物相容性好、高承载以及良好的抗疲劳性能而已被应用于全髋关节的制作。

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