titib2仿生多层膜的生物摩擦学性能
本文采用磁控溅射技术在TC4基体上制备了Ti/TiB2的多层膜，以超高分子量的UHMWPE为摩擦副，采用“面-面”往复式滑动，研究了不同调制比的多层膜在去离子水和模拟体液中的摩擦系数、磨损量和磨损形貌，分析了摩擦磨损机理。
结果表明，多层膜成分均匀、界面平整清晰。在模拟体液中，摩擦系数则随着调制比的增大呈先减小后增加的趋势，调制比为1:5最低，为0.1；在去离子水中的摩擦系数随着调制比的增大而逐渐减小，调制比为1:7时最低，为0.15。两种介质中，对磨副UHMWPE的磨损量均随着调制比的增加呈现“先减小后增大”的趋势，在调制比为1:5时达到最低，此时UHMWPE的磨损面也最为光滑；相对去离子水介质，对磨副UHMWPE在模拟体液中的摩擦系数和磨损量均较低，磨损形貌也更为光滑平整。在模拟体液中磨损机制为磨粒磨损伴随着粘着磨损；在去离子水中，摩擦磨损机制为磨粒磨损。
关键词 钛合金，摩擦磨损机理，表面改性，多层膜，生物摩擦
目 录
1 绪 论
1.1医用钛及钛合金..........................................................................................................1
1.2医用钛合金的表面改性..............................................................................................1
1.3生物摩擦学性能................................................................................................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
.......3
1.4薄膜的特性及研究现状..............................................................................................4
1.5本课题的研究意义、内容和技术路线........................................................................5
2 多层膜的制备及表征
2.1制备方法......................................................................................................................6
2.1.1实验设备...............................................................................................................6
2.1.2实验材料和前期处理...........................................................................................7
2.1.3试验流程...............................................................................................................8
2.1.4制备参数的优化...................................................................................................8
2.1.5多层膜的制备.......................................................................................................9
2.2薄膜的表征方法............................................................................................. ............9
2.2.1沉积速率的测定...................................................................................................9
2.2.2薄膜的结构分析...................................................................................................9
2.2.3薄膜的组织观察.................................................................................................10
2.3多层膜的结构与组织................................................................................................10
2.3.1多层膜的结构.....................................................................................................10
2.3.2多层膜的组织.....................................................................................................10
3 摩擦磨损实验
3.1实验方案....................................................................................................................11
3.1.1摩擦磨损的实验设备.........................................................................................11
3.1.2对磨材料、润滑介质.........................................................................................11
在体液中，相比于CoCr合金和不锈钢，钛及钛合金是最耐蚀的；且其致密氧化膜生长较快[5]，另钛及钛合金在金属材料中拥有最好的生物相容性；钛合金拥有与骨组织相近的弹性模量，能较好的传递外力，具有良好的力学相容性；另外，钛合金具有比强度高、力学性能高、密度低、易加工成型、不会过敏等优点使其跻身为生物医学的理想材料[6]。
很低
小
小
RFS
小
VCAD
较低
简单
较好
热变形温度(45 N/cm2) (℃)
80
脆化温度(℃)
1 绪 论
1.1医用钛及钛合金..........................................................................................................1
1.2医用钛合金的表面改性..............................................................................................1
1.3生物摩擦学性能................................................................................................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
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1.4薄膜的特性及研究现状..............................................................................................4
1.5本课题的研究意义、内容和技术路线........................................................................5
2 多层膜的制备及表征
2.1制备方法......................................................................................................................6
2.1.1实验设备...............................................................................................................6
2.1.2实验材料和前期处理...........................................................................................7
2.1.3试验流程...............................................................................................................8
2.1.4制备参数的优化...................................................................................................8
2.1.5多层膜的制备.......................................................................................................9
2.2薄膜的表征方法............................................................................................. ............9
2.2.1沉积速率的测定...................................................................................................9
2.2.2薄膜的结构分析...................................................................................................9
2.2.3薄膜的组织观察.................................................................................................10
2.3多层膜的结构与组织................................................................................................10
2.3.1多层膜的结构.....................................................................................................10
2.3.2多层膜的组织.....................................................................................................10
3 摩擦磨损实验
3.1实验方案....................................................................................................................11
3.1.1摩擦磨损的实验设备.........................................................................................11
3.1.2对磨材料、润滑介质.........................................................................................11
在体液中，相比于CoCr合金和不锈钢，钛及钛合金是最耐蚀的；且其致密氧化膜生长较快[5]，另钛及钛合金在金属材料中拥有最好的生物相容性；钛合金拥有与骨组织相近的弹性模量，能较好的传递外力，具有良好的力学相容性；另外，钛合金具有比强度高、力学性能高、密度低、易加工成型、不会过敏等优点使其跻身为生物医学的理想材料[6]。
很低
小
小
RFS
小
VCAD
较低
简单
较好
热变形温度(45 N/cm2) (℃)
80
脆化温度(℃)
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