生物用鈦合金的疲勞試驗方法研究
新聞分類：行業(yè)資訊 作者：admin 發(fā)布于：2014-12-224 文字：【
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摘要：
關于生物用金屬材料在生物體環(huán)境下的疲勞或者腐蝕疲勞的研究的學術性在深化的同時，斷裂工藝的復雜性也在增加，還存在許多未解的研究領域。在目前的生物環(huán)境下的疲勞試驗方法都是在研究室獨自進行的。
本課題探討了關于生物用鈦合金的疲勞腐蝕、耐磨性、細胞的影響在內(nèi)的綜合性能。具體地說試料形狀、重復速度、荷重負載方法、模擬體液、pH及溶解氧濃度等的影響因素，同時驗證了試驗方法是否妥當。
2．實驗方法
試樣采用的是大同特殊鋼制的Ti-6Al-4VELI合金（ASTM F136）。疲勞試樣的形狀：標間距為12mm、直徑為6mm的準砂漏圓棒。疲勞試驗的條件：單軸拉伸負載下的頻率為10Hz，在正弦波下進行。試驗溫度在用空調(diào)將室內(nèi)溫度調(diào)整到22℃下的實驗室的大氣環(huán)境下進行。疲勞負載的重復次數(shù)是107次。
生物用鈦合金的疲勞試驗參數(shù)有：試樣的表面性質(zhì)、應力比、缺口的有無、重復速度、荷重負載方法、模擬體液的種類及pH、溶解氧濃度的選擇，這些均是影響因素。這里只報告了試樣的表面性質(zhì)對疲勞特性的影響。關于表面性質(zhì)，采用機械加工狀的試樣表面與鏡面拋光2類材進行了討論。
3．結(jié)果
采用接觸式表面粗糙度測量計對試料的縱向進行表面粗糙測量的結(jié)果：鏡面拋光試樣的表面粗糙度與機械加工狀的材料相比，降到了一半以下。有這樣的表面粗糙度的試樣的拉伸強度試驗結(jié)果（應力-變形曲線）：不論表面粗糙度如何，最大拉伸強度、延伸率等的結(jié)果是相同的，這說明表面性質(zhì)的不同，對拉伸特性沒有影響。
一方面，疲勞試驗的結(jié)果是比起機械加工狀材，鏡面拋光的試樣在各應力水平下的重復次數(shù)增加。即，表面性質(zhì)對疲勞壽命的影響。重復次數(shù)增加的同時，裂紋的起點從表面的向內(nèi)部轉(zhuǎn)變，內(nèi)部裂紋的起始位置比起鏡面拋光材來，機械加工狀材在出現(xiàn)外側(cè)（靠近表面）。這是由于表面粗糙度的大的材中，在表面附近的應力狀態(tài)高，對裂紋較敏感。即表面粗糙度伴隨的凹凸的程度促進了裂紋的產(chǎn)生，裂紋紋理較大。因此，樣品數(shù)目的增加，裂紋起點與應力分布的關系進行了詳細解析，這樣就明白了課題之一：表面性質(zhì)對疲勞特性的影響。
4．結(jié)論
本研究側(cè)重于生物用鈦合金的疲勞相關的各種條件，探討了綜合疲勞試驗方法及其特性。尤其是報告了試樣的表面性質(zhì)，即弄清了表面粗糙度對疲勞特性的影響。
