生物医学陶瓷-金属偶联的总滑移微动腐蚀机制

Q2 Materials Science Biotribology Pub Date : 2023-01-01 DOI:10.1016/j.biotri.2023.100252

Alfons Fischer , Philippe Telouk , Markus A. Wimmer

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摘要

自20世纪70年代中期以来，锥形接头中的微动腐蚀一直备受关注。因此，不同的金属和陶瓷材料组合已经被测试并在临床上使用。虽然阀杆通常由Ti合金制成，但头部材料可能有所不同，可能由CoCrMo基合金、氧化铝或氧化锆基陶瓷以及依赖表面工程的材料组成。基于对实际锥形接头作用机制的反演分析，我们在粗滑移微动腐蚀下测试了其中一些材料组合，将其作为超轻度磨损率下的失效机制之一。我们发现，产生保持接触并提供边界润滑的摩擦材料（或第三体）的主要子机制是微发泡、微切削和机械混合，而磨损损失是由金属离子（和磨损颗粒）的喷射引起的，主要由摩擦腐蚀和摩擦氧化之间的平衡决定。我们还表明，在这种情况下，地形起着重要作用。在超轻度磨损粗滑移微动腐蚀实验的基础上，我们证明了Ti6Al4V与CoCr29Mo6或氧化锆增韧氧化铝（ZTA）陶瓷的非自匹配组合显示出较小的磨损损失，前提是反应产物可以作为边界润滑剂。此外，主体、平衡体和界面介质的材料性质也受接触的拓扑结构及其作为摩擦材料储层的能力的控制。因此，在这些特定的测试条件下，槽纹Ti6Al4V对抛光ZTA的效果最好。

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