超声表面冲击对Ti6Al4V生物相容性的影响
钛合金植入物与人骨弹性模量相差较大,易产生应力遮挡而导致假体松动和骨质变化,临床上虽然在钛合金假体表面镀生物活性膜,但膜厚度仅数微米,有必要研究能同时提高植入物组织相容性和生物力学性能,又降低应力遮挡效应的方法.在静荷载25 N、振幅30 μm、冲击数36000次/mm2下对Ti6Al4V钛合金进行超声表面冲击强化(UNSM)处理,对UNSM处理后的表面形貌、强塑性变形层(表面纳米层)、模拟体液中的极化曲线、腐蚀形貌、表面沉积物、预腐蚀两周后的疲劳行为、纤维软骨细胞的黏附等进行分析,并与复合表面(UNSM+TiN镀膜)处理试样进行对比.结果表明:超声冲击后表层获得约40 μm深的纳米晶层;尽管冲击后Ti6Al4V表面的腐蚀电流密度和点腐蚀增强了,但模拟体液预浸泡两周后Ti6Al4V钛合金108周次的疲劳强度仍被显著提升;内部裂纹均萌生于100~250 μm深的粗晶变形层内,因为该粗晶变形层内残余压应力迅速减小,塑性和韧性较表面纳米层低;经模拟体液浸泡后,纳米表面形成的钙磷沉积物结节显著增多;表面积的增加和合适的表面粗糙度促进了软骨纤维细胞的早期黏附;UNSM处理后再覆盖TiN膜能进一步提升Ti6Al4V的生物相容性.纳米晶弹性模量的减小和晶粒尺寸的梯度变化有助于对抗应力遮挡,复合表面纳米化技术对金属植入物的发展有积极的意义.
超声表面冲击、极化曲线、模拟体液、腐蚀疲劳、纤维软骨细胞
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TG115;TG146.2(金属学与热处理)
国家自然科学基金资助项目11502152;江苏省自然科学青年基金资助项目BK20160416;国家博士后基金资助项目2104M552355
2018-02-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共7页
196-202
