收藏本站
《中国矿业大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

CoCrMo合金与PEEK和高交联UHMWPE人工膝关节组合的摩擦腐蚀行为

刘栋梁  
【摘要】: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组合的摩擦系数高于CoCrMo/高交联UHMWPE。两类关节组合的磨损量受摆动和扭动角度的影响较大,随角位移幅值、法向载荷和循环周次的增大而增大,且扭动运动形式下的磨损量均小于摆动运动形式。扭动形式下,PEEK磨损量均大于高交联UHMWPE磨损量。摆动形式下,PEEK仅在摆动角度为5°时磨损量略低于高交联UHMWPE,其余磨损量均大于高交联UHMWPE。随扭动角度的增大,CoCrMo/PEEK配副T-θ曲线呈现三种形状,由直线型向椭圆形和平行四边形转变,相应的扭动微动运行状态由弹性协调的部分滑移向发生塑性变形的混合滑移和完全滑移转变。CoCrMo/高交联UHMWPE配副T-θ曲线只观察到椭圆形和平行四边形两种形状。不同法向载荷条件下,CoCrMo/高交联UHMWPE接触界面的扭动微动运动状态处于完全滑移区,CoCrMo/PEEK组合则由完全滑移区向混合区转变。高交联UHMWPE的扭动磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损,摆动条件下材料的损伤较严重,损伤机制依然以磨粒磨损和疲劳磨损为主。PEEK的扭动磨损机制在中心区域以塑性变形为主,外围以粘着磨损和磨粒磨损为主,CoCrMo磨损表面可以观察到明显的转移膜,PEEK摆动磨损机制主要表现为磨粒磨损。CoCrMo与高交联UHMWPE配副时,腐蚀速度在实验开始后迅速增大,之后逐渐趋于稳定;与PEEK配副的CoCrMo扭动条件下,腐蚀电流在后期出现下降阶段,腐蚀速度在后期也逐渐降低。表面磨损增大了CoCrMo/高交联UHMWPE的腐蚀倾向,对CoCrMo/PEEK腐蚀倾向影响较小。CoCrMo与PEEK配副腐蚀性能优于与高交联UHMWPE配副。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TG172;R318.17

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜江华;;羟基磷灰石/生物高分子复合材料的制备方法进展[J];中国组织工程研究与临床康复;2010年25期
2 孟昭琴;;人工关节材料的仿生性能及临床应用[J];中国组织工程研究与临床康复;2010年22期
3 臧纯勇;汤慧萍;王建永;;烧结金属多孔材料力学性能的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2009年S1期
4 朱金国;夏建龙;;人工关节材料的研究进展与骨科临床应用[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年19期
5 李瑞琦;张国平;任立中;沙子义;高宏阳;董威;赵峰;王伟;;纳米羟基磷灰石及其复合生物材料的特征及应用[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年19期
6 武卫莉;李佳;;硅橡胶的生物医学材料特性[J];中国组织工程研究与临床康复;2007年01期
7 潘育松;熊党生;;聚醚醚酮复合材料摩擦学性能研究现状[J];工程塑料应用;2006年02期
8 盖学周;饶平根;赵光岩;吴建青;;人工关节材料的研究进展[J];材料导报;2006年01期
9 熊党生;离子注入超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2004年03期
10 闫玉华,段湘慧;人工关节的研究现状和发展趋势[J];生物骨科材料与临床研究;2004年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵航;李燕;阎雪莹;;医用智能化纳米技术的研究进展[J];黑龙江医药;2015年06期
2 冯培忠;苏健;周亚国;王建忠;葛渊;刘章生;王晓虹;;无压烧结Ti-Al多孔材料的组织结构与反应机制[J];稀有金属材料与工程;2015年11期
3 张金慧;李伟;王伟光;付嵩;;大推力水润滑轴承瓦面材料试验[J];防爆电机;2015年06期
4 贾帅;杜双明;韩秉達;;连接压力对不锈钢复合烧结滤网钎缝微观组织及性能的影响[J];铸造技术;2015年09期
5 张正平;昌震;赵勤鹏;;碳质涂膜人工股骨头置换修复老年股骨不稳定合并骨质疏松性骨折[J];中国组织工程研究;2015年35期
6 谷牧青;肖凤娟;梁晔;岳林;李松;李兰兰;冯菲菲;;羟基磷灰石/聚氨酯植入体材料的原位复合及其性能研究[J];生物医学工程学杂志;2015年04期
7 李光宇;董洲;刘鑫;汤健;;明胶-壳聚糖-羟基磷灰石-米诺环素仿生纳米复合材料修复桡骨缺损[J];中国组织工程研究;2015年30期
8 徐显春;王治;侯铁奇;;纳米羟基磷灰石/聚酰胺材料的体内成骨能力[J];中国组织工程研究;2015年30期
9 王梦沂;闫普选;栗英亮;张文娟;;抗菌剂/硅橡胶复合材料研究进展[J];山东化工;2015年13期
10 郑丽;刘波;徐瑞;夏和生;;干法相分离制备含银抗菌微孔硅橡胶膜[J];高分子材料科学与工程;2015年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张远鹰;王文军;来颖;;骨骼组织的生物力学与骨科临床思维[J];中国实验诊断学;2009年12期
2 秦泗河;;从生物骨骼的起源与演变看肢体损伤与重建的发展史[J];中国矫形外科杂志;2009年24期
3 李世德;张兴琳;;旋转铰链型与单纯铰链型膝关节肿瘤假体置换的效果对比[J];中国组织工程研究与临床康复;2009年48期
4 王成焘;;天然与人工关节中的摩擦学问题[J];医用生物力学;2009年05期
5 葛世荣;王庆良;;人工关节改性材料的生物摩擦学研究[J];医用生物力学;2009年05期
6 刘斌;;现代材料分析技术在人体置入物检测中的应用[J];中国组织工程研究与临床康复;2009年39期
7 李锋;李元超;王成焘;;人工膝关节模拟试验机及其生物摩擦学性能评价研究进展[J];摩擦学学报;2009年05期
8 石更强;;利用激光扫描和计算机辅助设计/制造技术进行膝关节骨骼的仿生构建[J];中国组织工程研究与临床康复;2009年30期
9 于婷;刘娅;王宇;景遐斌;章培标;陈学思;;改性纳米羟基磷灰石/PLGA复合材料的制备及生物活性[J];高等学校化学学报;2009年07期
10 王建平;钱理为;王成焘;;人体膝关节几何解剖模型仿真[J];系统仿真学报;2009年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 C. Mateus,C. Coddet;On Sliding Friction of PEEK Based Composite Coatings[J];材料热处理学报;2004年05期
2 沈真,陈普会,刘俊石;STATIC AND FATIGUE BEHAVIOR OF IMPACTED AS4/PEEK THERMOPLASTIC COMPOSITES UNDER COMPRESSION LOAD[J];Chinese Journal of Aeronautics;2000年01期
3 李明,毛坤元,吴忠文,张惠祥,汤心颐;用FTIR及~(13)C-NMR法研究PEEK的硝化反应[J];吉林大学自然科学学报;1989年04期
4 陈乐;;石墨纤维增强PEEK[J];化工新型材料;1989年06期
5 沈欣;;IBM PC特殊控制单元及BASIC语言的POKE、PEEK语句应用技术[J];微型机与应用;1989年04期
6 钱续程;;抗油黏滞PEEK气阀在往复机上的应用[J];通用机械;2014年06期
7 李超;张静;焦瑜;赵嫚;;PEEK不同表面粗糙度与分形维数关系研究[J];润滑与密封;2011年02期
8 赵巍,杨德安,梁崇,李朝阳,徐廷献;PEEK及其复合材料的研究与应用[J];材料导报;2003年09期
9 李铁骑,章明秋,曾汉民;Interfacial interaction of carbon fiber/PEEK and its effect on the mechanical performance[J];Progress in Natural Science;2001年04期
10 ;PEEK被评为2018年最佳脊柱材料之一[J];塑料科技;2018年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李艳华;何东;朱国雄;吴高义;;化学处理方法对PEEK材料表面形貌及生物学行为的影响[A];中华口腔医学会第九次全科口腔医学学术会议论文汇编[C];2018年
2 马刚;任殿福;王力风;范曙光;王兴武;王贵宾;;PEEK/硅灰石复合材料的制备及性能研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
3 姜振华;;PEEK在医疗领域的应用[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题L:高性能树脂[C];2013年
4 宋若先;于秀淳;黄伟敏;;PEEK棒应用于腰椎退变性疾病手术适应证选择与临床疗效分析[A];第23届中国康协肢残康复学术年会暨换届会议论文汇编[C];2017年
5 李健;章明秋;徐建军;;PEEK碳纤维增强复合材料的动态力学行为[A];内耗与超声衰减——第四次全国固体内耗与超声衰减学术会议论文集[C];1994年
6 LIN Bo;JIA Gongqi;LI Zhi;;Research on Comprehensive Performance of the PTFE Alloy Materials[A];2018中国汽车工程学会年会论文集[C];2018年
7 那莹;牛亚明;王贵宾;姜振华;;一种含蒽末端支化PEEK齐聚物的合成[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
8 刘红;甘抗;宋效庆;陈天杰;刘秀菊;;氮气PIII改性PEEK骨植入材料的制备及性能研究[A];中华口腔医学会口腔修复学专业委员会第十次全国口腔修复学术大会论文集[C];2016年
9 程康杰;刘云峰;徐加杰;姜献峰;董星涛;彭伟;;基于有限元的PEEK植入体重建下颌骨的可行性研究[A];第十六次全国口腔医学数字化学术会议暨中华口腔医学会第四届口腔医学计算机专业委员会第二次全体委员会议论文汇编[C];2018年
10 赵峰;李涤尘;靳忠民;曹毅;石长全;;PEEK熔融沉积成形:温度控制对零件拉伸性能的影响[A];第16届全国特种加工学术会议论文集(下)[C];2015年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 本报记者 马志强 郭航;中研高塑打造PEEK行业旗舰[N];中国产经新闻;2017年
2 周微娟 本报记者 赵进辉;渭南高新区:3D打印PEEK“私人定制”[N];陕西科技报;2017年
3 周微娟;3D打印PEEK“私人定制” 渭南高新区“打”出新天下[N];中国高新技术产业导报;2017年
4 金陵;国外行业垄断 国内依赖进口[N];中国化工报;2002年
5 白杉 周洁;聚醚醚酮性能优异前景广[N];中国化工报;2003年
6 金山;国产聚醚醚酮还得更上一层楼[N];中国化工报;2004年
7 江苏 杨波;CC-800的技巧三则[N];电脑报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周兵;CaCO_3/PEEK复合材料的制备与性能研究[D];吉林大学;2004年
2 祝世洋;聚醚醚酮基高性能涂料的制备及性能研究[D];吉林大学;2014年
3 陈建兵;三元高性能工程塑料合金PEEK/PEI/PES结构与性能研究[D];上海大学;2013年
4 栾加双;聚醚醚酮纤维的制备及性能研究[D];吉林大学;2013年
5 赵焱;聚醚醚酮(PEEK)/有机化蒙脱土(OMMT)复合材料的制备及其性能研究[D];吉林大学;2009年
6 黄伟敏;PEEK棒杂交手术治疗腰椎退行性疾病的三维有限元分析和临床研究[D];第二军医大学;2017年
7 李皓;编织纤维增强树脂基复合材料的制备及表面改性研究[D];天津大学;2009年
8 耿直;低介电常数聚芳醚酮及其复合材料的设计和制备[D];吉林大学;2013年
9 刘军;国产碳纤维增强聚醚醚酮生物相容性研究[D];吉林大学;2009年
10 闫鹏涛;聚醚醚酮口腔生物复合材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王娟;南京初级中学体育教师职业忠诚度调查[D];南京体育学院;2018年
2 刘栋梁;CoCrMo合金与PEEK和高交联UHMWPE人工膝关节组合的摩擦腐蚀行为[D];中国矿业大学;2018年
3 胡记强;CF/PEEK复合材料点阵夹芯结构的制备及其力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
4 秦诗;Fe_3O_4/MWCNTs/PEEK电磁屏蔽材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2018年
5 秦胜男;CFR/PEEK复合材料的生物安全性评价[D];山西医科大学;2018年
6 张帅;多孔PEEK自润滑材料的制备及其摩擦磨损性能研究[D];东北石油大学;2012年
7 李艳华;聚醚醚酮表面亚微米结构对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响[D];锦州医科大学;2018年
8 许小多;PEEK棒椎弓根螺钉内固定系统对椎间盘内压力影响的生物力学研究和三维有限元分析[D];锦州医科大学;2018年
9 韩明林;CFR-PEEK假体修复兔颞下颌关节突缺损效果的实验研究[D];吉林大学;2018年
10 单英杰;碳纳米管/羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料的制备及机械性能研究[D];太原理工大学;2017年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026