人造关节材料表面工程的现状及前瞻

表面工程已成为一门非常有前景的改善生物医学材料摩擦性能,从而提高人造关节性能及服役寿命的关键技术。长寿命人造关节的发展对生活质量的提高和对社会、经济的可持续性发展有着巨大的促进作用。文中首先扼要地讨论了制约人造关节寿命的主要问题(即承载啮合面的磨损)及可能的解决办法-表面工程。随后以研究结果为例回顾了表面工程技术发展的现状及存在问题。最后指出并讨论了人造关节表面工程未来的发展方向。

英国表面工程的现状及挑战

近期英国权威机构对英国表面工程的现状和发展作出了系统的评估报告。文中根据这些报告扼要介绍了英国表面工程的现状、面临的挑战及将来发展的机遇。15年来英国表面工程得到长足的发展,表面工程技术已应用于70%以上的终端产品。表面工程所创造的市场价值增加了2倍多。但英国表面工程面临很多挑战,如传统制造业的萎缩和日益提高的环保标准以及可持续发展的要求。英国表面工程将在航天航空、医疗器械、新能源及其它高附加值市场得到进一步发展。

经济型双相不锈钢的离子氮化及其组织结构和腐蚀磨损性能

经济型双相不锈钢以其低廉价格、良好的力学及耐蚀性能的综合优势受到重视,但其硬度低,抗磨性能较差,限制了该合金的广泛应用。对LDX2101经济型双相不锈钢在390℃到480℃温度区间和25%N2+75%H2气氛中离子氮化10h,研究了氮化改性层的组织结构、机械性能、耐蚀性以及干摩擦和腐蚀磨损性能。结果表明,离子氮化后可在LDX2101表面形成一层具有一定硬度的致密氮化层,氮化层厚度随处理温度升高由5μm增加到28μm。表面原奥氏体和铁素体晶粒氮化后分别转化为S相(γN)和针状ε相镶嵌其中的氮在铁素体中的过饱和相αN。氮化后LDX2101的表面硬度最高可提高4倍以上,干摩擦条件下的磨损量可降低3个数量级以上。干摩擦条件下氮化层的耐磨性取决于氮化层硬度和厚度,而在腐蚀介质中的磨损性能与氮化层耐蚀性相关。研究证明只有低温离子氮化(≤420℃)可提高LDX2101的腐蚀磨损性能。

冷冻干燥法制备多孔陶瓷研究进展

冷冻干燥法作为一种制备多孔材料的技术在过去的十多年中发展迅速,尤其是通过此法制得的多孔陶瓷展现出独特的微观结构和优良的力学性能,引起了各国学者极大的研究兴趣,成为当前多孔陶瓷的一个研究热点。本文目的是回顾冷冻干燥技术的发展历史,详细介绍了冷冻干燥技术的基本原理、特点,工艺过程的影响因素,以及潜在应用,并指出了冷冻干燥法的发展趋势。

碳化、氮化与碳氮化对316LVM不锈钢微动腐蚀磨损性能的影响

采用液压伺服微动试验机,在模拟体液中试验研究了430℃渗氮、430℃氮碳共渗与500℃渗碳等3种表面改性工艺对医用奥氏体不锈钢316LVM微动腐蚀磨损性能的影响.结果表明,3种工艺均可在奥氏体不锈钢表面形成扩展奥氏体相"S相",明显地提高基体硬度和弹性模量,进而改善其微动腐蚀磨损性能.在本文试验条件下,430℃氮碳共渗样品的耐微动腐蚀磨损性能最好,是医用奥氏体不锈钢316LVM抗微动磨损性能最优的表面改性工艺.

AISI 316不锈钢表面银氮复合共渗及其磨损和抗菌性能

为提高奥氏体不锈钢的表面硬度和耐磨性并赋予其良好的抗菌性能,应用改进的活性屏离子渗氮技术(ASPN)对AISI 316不锈钢进行了银氮(Ag-N)共渗处理。用SEM、EDS、XRD、TEM、辉光放电光谱仪(GDOES)表征复合共渗层的成分和组织结构。对不锈钢基体(SS)和复合共渗层的显微硬度、空气和腐蚀介质中的磨损性能、抗腐蚀性能以及对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌性能进行了分析。结果表明,Ag-N复合共渗处理后形成的复合共渗层连续致密,主要由Ag掺杂S相纳米结构沉积层和S相扩散层构成。复合共渗层表面硬度较基材提高了约3~4倍,干摩擦条件下的磨损量较基体最高降低了约84.6%。复合共渗处理后试样在人工模拟体液(SBF)中的耐蚀性较基体不锈钢略有降低,比磨损率较基体降低了约35%。抗菌试验表明,复合共渗层与金黄色葡萄球菌(S.aureus)接触12 h后,达到了100%的杀菌率。

位错网络中反相畴界能与超位错分解

由螺型超位错组成的位错网络中，螺型超位错的分解宽度明显大于单独螺型超位错的分解宽度。各向同性线性弹性理论计算表明，这一现象是由于位错网络中，部分反相畴界相互抵消所致。随着反相畴界能的减小。