超声表面冲击对Ti6Al4V生物相容性的影响

• 作者: 曹小建 王宠 王清远
• 来源期刊: 工程科学与技术
• 学科: 工学
• 关键词: 超声表面冲击 极化曲线 模拟体液 腐蚀疲劳 纤维软骨细胞
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 所属期刊栏目: 化学与材料工程
• 页码范围: 196-202
• 页数: 7页
• 分类号: TG115|TG146.2
• 字数: 4593字
• 语种: 中文
• DOI: 10.15961/j.jsuese.201700325

摘要

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王清远	四川大学建筑与环境学院	180	1155	17.0	26.0
3	曹小建	南通大学建筑工程学院	15	23	3.0	3.0
7	王宠	四川大学建筑与环境学院	5	16	3.0	4.0