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人工假体植入人体后,在人体内环境下受到腐蚀与磨损的作用,磨损所产生的颗粒小于10μm,属于微磨粒磨损的范畴。目前国内外对于人体植入材料在人体环境下的微磨粒磨损的研究尚处于起步阶段。本文以TLM钛合金为主要研究材料,以TAMZ钛合金作对比,通过测量极化曲线和时间电流曲线,研究了不同热处理状态的TLM以及TAMZ钛合金在模拟体液中的电化学腐蚀行为。在TE66微磨粒磨损试验机上系统地研究了钛合金在模拟人体体液中的微磨粒磨损行为。考察了各摩擦因素(浓度、载荷、速度、磨粒的种类、滑移距离和摩擦副等)对TLM钛合金和TAMZ钛合金微磨粒磨损的影响规律,对微磨粒磨损与腐蚀的交互作用进行了探讨,最后建立了材料磨损机制图、材料流失图及选材图。通过研究,得到如下主要结论:(1)TLM合金在不同模拟体液中腐蚀倾向由大到小依次为含有蛋白质的Hank’s溶液、Hank’s溶液和Ringer’s溶液,且在Hank’s溶液中的耐蚀性不如TAMZ钛合金的好。(2)随着料浆浓度、摩擦配副硬度增加和磨粒直径的增大,TLM和TAMZ钛合金磨损体积逐渐增大。随着速度增加,钛合金的磨损体积降低。在较低浓度时,磨损体积随着滑移距离的延长先增加后降低;较高浓度时,磨损体积随滑移距离延长而增加;在Hank’s溶液中的磨损体积比蒸馏水中的要大。其中料浆浓度和载荷是影响材料磨损的关键因素。(3)在模拟人体关节运动摩擦学条件下,TLM和TAMZ钛合金均出现了二体磨损、混合磨损和三体磨损机制。不同磨损机制的出现与材料性能和试验条件有较大的相关性。一般随载荷增加,磨损机制由三体磨损过渡到混合磨损和二体磨损,而当滑行距离和料浆浓度增加时,磨损机制则从二体磨损向混合磨损和三体磨损过渡。钛合金在三体磨损下的磨损体积一般大于二体磨损下的磨损体积。(4)通过基于电化学技术的微磨粒磨损—腐蚀交互作用评价手段,对钛合金在模拟体液环境下的腐蚀磨损行为研究表明:钛合金植入磨损行为不但受到合金力学性能的影响,而且受到合金耐蚀性能的影响。从微观上讲磨损和腐蚀的交互作用是导致材料流失的主要原因,且磨损因素是交互作用的控制因素。(5)在材料流失率图中,出现了低、中、高流失率区域,并以中低流失率区域为主。中低流失率区域主要发生在中低浓度、中高载荷下,高流失率区域主要发生在高浓度、低载荷下。选材图中TLM钛合金的选择范围大于TAMZ钛合金,鉴于相同条件下TLM钛合金的耐磨性优于TAMZ钛合金,确定TLM钛合金为最佳选择。