Ti6Al4V合金在血清溶液中的扭动微动腐蚀行为研究.pdfVIP

易敬华 等 ：Ti6A14V合金在血清溶液 中的扭动微动腐蚀行为研究 Ti6Al4V合金在血清溶液中的扭动微动腐蚀行为研究 易敬华 ，林修洲 ，蔡振兵 ，沈明学 ，何莉萍 ，朱曼昊 (1．西南交通大学 材料先进技术教育部重点实验室 ，四JiI成都 610031； 2．四川理工学院 材料腐蚀与防护四川I高校重点实验室 ，四川 自贡 643OOO) 摘 要： 在新型恒温扭动微动腐蚀实验装置上 ，通过 体、海洋工业 、一般工业等领域 中的扭动微动现象都运 改变角位移 幅值 ，在恒温 37℃的 25 血清溶液 中对 行在一定 的介质中，必然伴随着微动腐蚀行为 ，对材料 Ti6Al4V合金 的扭动微动腐蚀行为进行 了研 究。实验 性能的要求较高。钛合金具有 良好 的生物相容性 、耐 结果表 明，角位移幅值对扭动微动 的运行 区域及腐蚀 腐蚀性 、无磁性等突出优点以及 比强度高等优异 的力 行为有重要 的影响，摩擦扭矩一角位移幅值 (T_0)曲线 学性能[9]，目前 已成为一种较理想的生物植入体材料 ， 分别呈直线型 、椭 圆型和平行 四边形型，Ti6Al4V合金 得到广泛应用。考虑到人工关节材料是在人体体液中 的扭动微动运行 区分别呈现部分滑移 区、混合 区及 滑 服役，本文的微动腐蚀实验在小牛血清溶液中进行 ，更 移区等 3个微动运行 区。当角位移幅值较 小时，扭动 加接近人体环境 ，因此对人工关节材料的实际运用具 磨损发生在接触边缘 ，损伤轻微 ；扭动微动对腐蚀几乎 有一定的指导作用 。 不产生影响，腐蚀 电流和腐蚀 电位 随时间的 曲线波动 2 实 验 不大；随着角位移幅值的增大，接触表面产生强烈的塑 性 变形 ，损伤严重 。腐蚀 电流和腐蚀 电位随时间的变 2．1 实验装置 化 曲线表明，扭动微动对腐蚀的影响较大，呈磨损加速 在高精度低速往复 回转台上 ，配置高精度六维传 腐蚀的特征 。 感器，通过夹具改装 ，外加恒温循环水系统和电化学分 关键词 ： 摩擦磨损 ；微动腐蚀 ；微动磨损 ；扭动微动 ； 析测量系统，成功实现了恒温扭动腐蚀磨损实验口。。。 电化学腐蚀 图1是实验装置的结构示意图。 中图分类号 ： TH117．3 文献标识码 ：A 图1中 1为 CETR主视图；2为法 向载荷加载控 文章编号 ：1001—9731(2O12)07—0919—05 制块 ；3为联接块 ；4为六维力矩传感器；5为试验试样 夹具；6为实验试 ；7为下夹具压板 ；8为对磨球；9为对 1 引 言 磨球夹具 ；10为工作台；11为 电机支架；12为高精度 微动 (fretting)是指在机械振动、疲劳载荷、电磁 低速旋转 电机 ；13为实验机底座；14为血清溶液；15 振动以及热循环等受交变载荷作用下，接触界面问发 为辅助电极 (铂 电极)；16为广 口瓶 ；17为饱和氯化钾 生的振幅极小的相对运动口]。微动腐蚀是指机械紧配 溶液 ；18为参 比电极 (饱和甘汞电极)；19为实验盐桥； 构件在具有一定腐蚀性介质中(空气 、酸雨、海水等)发 20为导线 ；21为电化学工作站；22为数据线 ；23为计 生的损伤行为。根据接触副相对运动模式的不 同可将 算机 ；24为恒温水浴锅；25为输水软管；26为微型水 微动分为 4种基本形式[1]，即切向微动、径 向微动 、扭 泵；27为试验数据采集系统 。 动微动以及转动微动 。扭动微动作为 4种基本运行模 2．2 实验材料与实验参数 式之一 ，广泛存在 于实际工况