人工滑液成分对UHMWPE人工关节材料的生物摩擦学性能的影响

采用自行研制的往复摩擦磨损试验机,研究了不同成分人工滑液润滑的实验条件下UHMWPE/Ti_6Al_4V关节材料的生物摩擦学性能,并利用扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.结果表明,不同成分人工滑液润滑条件下的UHMWPE/Ti_6Al_4V摩擦副的摩擦系数以及UHMWPE试样的体积磨损量有明显差异:去离子水润滑性很差,因其润滑的UHMWPE/Ti_6Al_4V摩擦副的摩擦系数以及UHMWPE试样的体积磨损量都最大;Hank's液的减磨性虽然较好,但是润滑性很差;小牛血清去离子水溶液的浓度在20%～40%(V/V)时,UHMWPE/Ti_6Al_4V摩擦副的摩擦系数以及UHMWPE试样的体积磨损量都很小.

试验环境温度对小牛血清边界润滑条件下超高分子量聚乙烯往复磨损行为的影响

采用自行研制的往复摩擦磨损试验机,在法向载荷为50 N、往复频率1 Hz、摩擦副接触形式为圆环外圆周/平面、初始线接触长度为6 mm,相对湿度为80%、体积含量25%小牛血清去离子水溶液边界润滑的试验条件下,研究试验环境温度对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)与钛合金配副的往复摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察37℃时磨损表面形貌。结果表明:试验环境温度θ由10℃升高至30℃,UHMWPE/钛合金摩擦副的平均摩擦因数aμ呈明显下降趋势,由30℃升高至37℃时,μa开始缓慢上升,UHMWPE的体积磨损量Wv随试验环境温度θ变化也呈现相似的规律;磨损机制主要表现为磨料磨损。

试验参数对人工滑液边界润滑条件下超高分子量聚乙烯／Ti6Al4V往复摩擦磨损行为的影响

采用自行研制的往复摩擦磨损试验机,在法向载荷50N、往复频率1Hz、摩擦副接触形式为圆环外圆周/平面、初始线接触长度为6mm、相对湿度为80%的试验条件下,研究了钛合金表面粗糙度、试验环境温度、试验延续时间、滑液成分等试验参数对UHMWPE/Ti6Al4V摩擦副的往复摩擦磨损行为的影响。结果表明,这些试验参数均显著影响UHMWPE/Ti6Al4V摩擦副的往复摩擦磨损行为;在环境温度20℃、25%小牛血清去离子水溶液边界润滑、180min往复摩擦磨损试验条件下,当钛合金表面粗糙度由Ra0.04μm增加至Ra0.06μm时,摩擦副的平均摩擦因数由0.033增加至0.096,UHMWPE试样磨损量由0.131mm3增加至0.149mm3;在钛合金表面粗糙度为Ra0.06μm、25%小牛血清去离子水溶液边界润滑、180min往复摩擦磨损试验条件下,当试验环境温度由10℃上升至37℃时,摩擦副的平均摩擦因数由0.135减少至0.077,UHMWPE试样磨损量由0.188mm3减少至0.134mm3。