CoCrMo合金与PEEK和高交联UHMWPE人工膝关节组合的摩擦腐蚀行为
发布时间：2021-06-27 14:24
全膝关节植入体内之后形成新的生物摩擦副,并处于复杂的人体关节运行环境当中,在体内需承受各种负荷、磨损以及腐蚀等综合作用,对人工膝关节的设计和材料的选择也提出了更高的要求。CoCrMo合金和UHMWPE一直是被广泛应用的人工关节材料,UHMWPE经辐照交联处理后,得到高交联UHMWPE的耐磨性能有一定程度的提高。聚醚醚酮（PEEK）作为新兴骨生物材料,也逐渐成为骨科和材料学研究的热点。本文选择CoCrMo合金、高交联UHMWPE和PEEK三种典型关节材料,组成CoCrMo/高交联UHMWPE和CoCrMo/PEEK两类人工膝关节配副组合,研究了两类关节组合的扭动和摆动摩擦腐蚀行为。论文得到的主要结论如下:扭动磨损运动形式下,两类关节组合均在大的扭动角度下表现出较低的摩擦系数;不同法向载荷下,载荷过大或过小都会导致摩擦系数上升;CoCrMo/PEEK组合的摩擦系数低于CoCrMo/高交联UHMWPE组合。摆动运动形式下,两类关节组合的摩擦系数均随摆动角度的增大而增大;随法向载荷的增大,CoCrMo/高交联UHMWPE摩擦系数增大,CoCrMo/PEEK系数略微减小;CoCrMo/PEEK组...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轴向载荷、屈伸角度加载曲线
图 1-2 前后位移、胫骨旋转角度加载曲线Figure1-2 Curves of anterior-posterior displacement and tibial rotation angle（2）人工关节材料摩擦学研究现状目前对 PEEK 等人工关节材料生物摩擦学性能的评价装置多为常规摩擦学的销盘或球盘摩擦磨损试验机。但人体关节是一个复杂的运动系统，常规摩擦磨损实验装置很难模拟自然关节的真实运动状态，其摩擦磨损试验的数据难以作为人工关节设计的依据。因此，应着重研究关节材料在更加接近人体关节运动的关节模拟试验机上的摩擦磨损性能，为人工关节材料的发展提供理论基础。据目前文献报道，采用模拟试验机方法对 PEEK 及其改性材料的实验研究数量仍十分有限。Wang 等[76]采用 Biolox 陶瓷髋关节头（直径 40mm）与 CFR-PEEK球窝关节在髋关节模拟试验机进行了 750 万次的循环磨损实验，实验工况模拟了人体实际载荷、运动模式、润滑等环境，且设置了 60°、55°和 45°3 个实验倾斜角。结果表明倾斜角的变化对材料的磨损的影响不大，假体的平均体积磨损率为(0.24±0.031) mm3/Mc，远低于其它陶瓷－聚合物、陶瓷－金属等配副。模拟试验机方法对膝关节假体的研究都主要集中在 PEEK-金属方面，Davim
硕士学位论文PEEK 表面粗糙度抛光至 Ra≤0.2μm，高交联 UHMWPE 抛光至 Ra≤0.6μm。最后使用无水乙醇分别对处理好的三种试样超声波清洗三次，清洗干净后干燥 24 小时密封保存待用。试样尺寸形状和实物图如图 2-1 所示。(a) CoCrMo 试样尺寸 (b) 高交联 UHMWPE 和 PEEK 试样尺寸
【参考文献】：
期刊论文
[1]PEEK摩擦信号分形维数与表面形貌相关性试验研究[J]. 李超,焦瑜,张静,赵嫚. 中国机械工程. 2011(14)
[2]羟基磷灰石/生物高分子复合材料的制备方法进展[J]. 杜江华. 中国组织工程研究与临床康复. 2010(25)
[3]人工关节材料的仿生性能及临床应用[J]. 孟昭琴. 中国组织工程研究与临床康复. 2010(22)
[4]烧结金属多孔材料力学性能的研究进展[J]. 臧纯勇,汤慧萍,王建永. 稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[5]人工关节材料的研究进展与骨科临床应用[J]. 朱金国,夏建龙. 中国组织工程研究与临床康复. 2008(19)
[6]纳米羟基磷灰石及其复合生物材料的特征及应用[J]. 李瑞琦,张国平,任立中,沙子义,高宏阳,董威,赵峰,王伟. 中国组织工程研究与临床康复. 2008(19)
[7]生物陶瓷人工关节柄H-Z涂层材料的研究[J]. 李汉东,孙淑珍. 华中科技大学学报(自然科学版). 2007(06)
[8]硅橡胶的生物医学材料特性[J]. 武卫莉,李佳. 中国组织工程研究与临床康复. 2007(01)
[9]聚醚醚酮复合材料摩擦学性能研究现状[J]. 潘育松,熊党生. 工程塑料应用. 2006(02)
[10]人工关节材料的研究进展[J]. 盖学周,饶平根,赵光岩,吴建青. 材料导报. 2006(01)
博士论文
[1]扭动微动磨损机理研究[D]. 蔡振兵.西南交通大学 2009
硕士论文
[1]人工膝关节材料界面间的生物摩擦学研究[D]. 张高峰.中国矿业大学 2015
[2]CoCrMo/PEEK关节材料的扭动微动摩擦腐蚀行为研究[D]. 董红莉.中国矿业大学 2014
[3]水润滑下材料的摩擦特性及在柱塞泵中应用的相关问题研究[D]. 陶军.华中科技大学 2009
本文编号：3253019
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轴向载荷、屈伸角度加载曲线
图 1-2 前后位移、胫骨旋转角度加载曲线Figure1-2 Curves of anterior-posterior displacement and tibial rotation angle（2）人工关节材料摩擦学研究现状目前对 PEEK 等人工关节材料生物摩擦学性能的评价装置多为常规摩擦学的销盘或球盘摩擦磨损试验机。但人体关节是一个复杂的运动系统，常规摩擦磨损实验装置很难模拟自然关节的真实运动状态，其摩擦磨损试验的数据难以作为人工关节设计的依据。因此，应着重研究关节材料在更加接近人体关节运动的关节模拟试验机上的摩擦磨损性能，为人工关节材料的发展提供理论基础。据目前文献报道，采用模拟试验机方法对 PEEK 及其改性材料的实验研究数量仍十分有限。Wang 等[76]采用 Biolox 陶瓷髋关节头（直径 40mm）与 CFR-PEEK球窝关节在髋关节模拟试验机进行了 750 万次的循环磨损实验，实验工况模拟了人体实际载荷、运动模式、润滑等环境，且设置了 60°、55°和 45°3 个实验倾斜角。结果表明倾斜角的变化对材料的磨损的影响不大，假体的平均体积磨损率为(0.24±0.031) mm3/Mc，远低于其它陶瓷－聚合物、陶瓷－金属等配副。模拟试验机方法对膝关节假体的研究都主要集中在 PEEK-金属方面，Davim
硕士学位论文PEEK 表面粗糙度抛光至 Ra≤0.2μm，高交联 UHMWPE 抛光至 Ra≤0.6μm。最后使用无水乙醇分别对处理好的三种试样超声波清洗三次，清洗干净后干燥 24 小时密封保存待用。试样尺寸形状和实物图如图 2-1 所示。(a) CoCrMo 试样尺寸 (b) 高交联 UHMWPE 和 PEEK 试样尺寸
【参考文献】：
期刊论文
[1]PEEK摩擦信号分形维数与表面形貌相关性试验研究[J]. 李超,焦瑜,张静,赵嫚. 中国机械工程. 2011(14)
[2]羟基磷灰石/生物高分子复合材料的制备方法进展[J]. 杜江华. 中国组织工程研究与临床康复. 2010(25)
[3]人工关节材料的仿生性能及临床应用[J]. 孟昭琴. 中国组织工程研究与临床康复. 2010(22)
[4]烧结金属多孔材料力学性能的研究进展[J]. 臧纯勇,汤慧萍,王建永. 稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[5]人工关节材料的研究进展与骨科临床应用[J]. 朱金国,夏建龙. 中国组织工程研究与临床康复. 2008(19)
[6]纳米羟基磷灰石及其复合生物材料的特征及应用[J]. 李瑞琦,张国平,任立中,沙子义,高宏阳,董威,赵峰,王伟. 中国组织工程研究与临床康复. 2008(19)
[7]生物陶瓷人工关节柄H-Z涂层材料的研究[J]. 李汉东,孙淑珍. 华中科技大学学报(自然科学版). 2007(06)
[8]硅橡胶的生物医学材料特性[J]. 武卫莉,李佳. 中国组织工程研究与临床康复. 2007(01)
[9]聚醚醚酮复合材料摩擦学性能研究现状[J]. 潘育松,熊党生. 工程塑料应用. 2006(02)
[10]人工关节材料的研究进展[J]. 盖学周,饶平根,赵光岩,吴建青. 材料导报. 2006(01)
博士论文
[1]扭动微动磨损机理研究[D]. 蔡振兵.西南交通大学 2009
硕士论文
[1]人工膝关节材料界面间的生物摩擦学研究[D]. 张高峰.中国矿业大学 2015
[2]CoCrMo/PEEK关节材料的扭动微动摩擦腐蚀行为研究[D]. 董红莉.中国矿业大学 2014
[3]水润滑下材料的摩擦特性及在柱塞泵中应用的相关问题研究[D]. 陶军.华中科技大学 2009
本文编号：3253019
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3253019.html
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