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Zr-2.5Nb-HXLPE配副的髋关节磨损测试及磨屑特征分析
1
作者
熊芹
张亚丽
+3 位作者
史文
刘瑞娟
杨抒
靳忠民
《润滑与密封》
北大核心
2025年第1期50-60,共11页
传统人工髋关节为钴铬钼-超高分子量聚乙烯配副,其聚乙烯磨屑导致的无菌性松动是假体失效的重要原因。氧化锆铌合金(Zr-2.5Nb)综合了金属和陶瓷的优点,作为新型人工髋关节假体材料能有效减少聚乙烯的磨损,从而延长人工关节假体的使用寿...
传统人工髋关节为钴铬钼-超高分子量聚乙烯配副,其聚乙烯磨屑导致的无菌性松动是假体失效的重要原因。氧化锆铌合金(Zr-2.5Nb)综合了金属和陶瓷的优点,作为新型人工髋关节假体材料能有效减少聚乙烯的磨损,从而延长人工关节假体的使用寿命。为揭示新型人工髋关节假体材料Zr-2.5Nb的磨损机制,针对氧化锆铌合金-高交联聚乙烯配副(Zr-2.5Nb-HXLPE),在髋关节模拟机上进行500万次的磨损循环测试,利用酶化法分离提取得到不同磨损周期下润滑液中的HXLPE磨屑,并进行磨屑特征分析。磨损测试结果表明,HXLPE内衬的体积磨损率为(8.21±4.34)mm^(3)/million cycles,HXLPE内衬的磨损形貌多为抛光和点蚀,并伴有多方向的划痕和犁沟。磨屑分析结果表明,磨屑数量基本在10^(10)量级;磨屑尺寸均为微纳米级别,主要集中在0~0.4μm范围内,小部分在0.4~1.0μm内,极少磨屑尺寸大于1.0μm;磨屑形状以圆状和椭圆状居多,纤维状磨屑较少。Zr-2.5Nb-HXLPE配副的磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损,其中黏着磨损占主导地位。
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关键词
锆铌合金
高交联聚乙烯
磨损测试
磨屑分离
磨屑特征
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职称材料
不同胞元结构多孔钛合金支架的力学性能
2
作者
孙梦超
罗洋
+4 位作者
刘婕
高丽兰
李瑞欣
谭沿松
张春秋
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期69-75,共7页
目的研究不同胞元结构对多孔钛合金支架静态力学性能和动态力学性能的影响,为临床下颌骨缺损修复支架的应用提供力学理论基础。方法采用3D打印技术制造钻石胞元、立方体胞元和截面立方体胞元结构的多孔钛合金支架,开展支架单轴压缩试验...
目的研究不同胞元结构对多孔钛合金支架静态力学性能和动态力学性能的影响,为临床下颌骨缺损修复支架的应用提供力学理论基础。方法采用3D打印技术制造钻石胞元、立方体胞元和截面立方体胞元结构的多孔钛合金支架,开展支架单轴压缩试验和压缩棘轮疲劳试验,分析不同胞元结构支架的静态和动态力学性能。结果钻石胞元、截面立方体胞元、立方体胞元支架的弹性模量分别为1.17、0.566、0.322 GPa,屈服强度分别为71.8、65.1、31.8 MPa。棘轮应变达到稳定阶段后,截面立方体胞元结构、钻石胞元结构、立方体胞元结构支架的棘轮应变分别为3.3%、4.0%、4.5%。棘轮应变随平均应力、应力幅值和峰值保持时间的增加而增加,随加载速率的增加而减小。结论静态力学性能的评估结果为钻石胞元支架最优,截面立方体胞元支架次之,立方体胞元支架最差;动态力学性能评估结果为截面立方体胞元支架最优,钻石胞元支架次之,立方体胞元支架最差。研究结果为临床下颌骨缺损修复支架的构建提供新思路,也为该支架技术的进一步临床应用提供实验依据。
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关键词
多孔钛合金支架
胞元结构
静态力学性能
动态力学性能
3D打印
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职称材料
题名
Zr-2.5Nb-HXLPE配副的髋关节磨损测试及磨屑特征分析
1
作者
熊芹
张亚丽
史文
刘瑞娟
杨抒
靳忠民
机构
西南交通大学机械工程学院摩擦学
研究
所
嘉思特
医疗
器材
(
天津
)
股份有限公司
出处
《润滑与密封》
北大核心
2025年第1期50-60,共11页
基金
国家自然科学基金项目(52275215,52035012)
四川省自然科学基金项目(2022NSFSC1940)。
文摘
传统人工髋关节为钴铬钼-超高分子量聚乙烯配副,其聚乙烯磨屑导致的无菌性松动是假体失效的重要原因。氧化锆铌合金(Zr-2.5Nb)综合了金属和陶瓷的优点,作为新型人工髋关节假体材料能有效减少聚乙烯的磨损,从而延长人工关节假体的使用寿命。为揭示新型人工髋关节假体材料Zr-2.5Nb的磨损机制,针对氧化锆铌合金-高交联聚乙烯配副(Zr-2.5Nb-HXLPE),在髋关节模拟机上进行500万次的磨损循环测试,利用酶化法分离提取得到不同磨损周期下润滑液中的HXLPE磨屑,并进行磨屑特征分析。磨损测试结果表明,HXLPE内衬的体积磨损率为(8.21±4.34)mm^(3)/million cycles,HXLPE内衬的磨损形貌多为抛光和点蚀,并伴有多方向的划痕和犁沟。磨屑分析结果表明,磨屑数量基本在10^(10)量级;磨屑尺寸均为微纳米级别,主要集中在0~0.4μm范围内,小部分在0.4~1.0μm内,极少磨屑尺寸大于1.0μm;磨屑形状以圆状和椭圆状居多,纤维状磨屑较少。Zr-2.5Nb-HXLPE配副的磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损,其中黏着磨损占主导地位。
关键词
锆铌合金
高交联聚乙烯
磨损测试
磨屑分离
磨屑特征
Keywords
Zirconium-Niobium alloy
highly cross-linked polyethylene
wear test
wear debris separation
wear debris characterization
分类号
TH117 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
不同胞元结构多孔钛合金支架的力学性能
2
作者
孙梦超
罗洋
刘婕
高丽兰
李瑞欣
谭沿松
张春秋
机构
天津
理工大学
天津市
先进机电系统设计与智能控制
重点
实验室
天津市
医疗
器械质量监督检验中心
嘉思特
医疗
器材
(
天津
)
股份有限公司
天津市
骨
植入
物
界面
功能化
与个性
研究
企业
重点
实验室
天津市
口腔医院
出处
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期69-75,共7页
基金
国家自然科学基金项目(32271371,U23A6009)
天津市自然科学多元投入基金面上项目(21JCYBJC00940)。
文摘
目的研究不同胞元结构对多孔钛合金支架静态力学性能和动态力学性能的影响,为临床下颌骨缺损修复支架的应用提供力学理论基础。方法采用3D打印技术制造钻石胞元、立方体胞元和截面立方体胞元结构的多孔钛合金支架,开展支架单轴压缩试验和压缩棘轮疲劳试验,分析不同胞元结构支架的静态和动态力学性能。结果钻石胞元、截面立方体胞元、立方体胞元支架的弹性模量分别为1.17、0.566、0.322 GPa,屈服强度分别为71.8、65.1、31.8 MPa。棘轮应变达到稳定阶段后,截面立方体胞元结构、钻石胞元结构、立方体胞元结构支架的棘轮应变分别为3.3%、4.0%、4.5%。棘轮应变随平均应力、应力幅值和峰值保持时间的增加而增加,随加载速率的增加而减小。结论静态力学性能的评估结果为钻石胞元支架最优,截面立方体胞元支架次之,立方体胞元支架最差;动态力学性能评估结果为截面立方体胞元支架最优,钻石胞元支架次之,立方体胞元支架最差。研究结果为临床下颌骨缺损修复支架的构建提供新思路,也为该支架技术的进一步临床应用提供实验依据。
关键词
多孔钛合金支架
胞元结构
静态力学性能
动态力学性能
3D打印
Keywords
porous titanium alloy scaffold
cell structure
static mechanical performance
dynamic mechanical performance
three-dimensional(3D)printing
分类号
R318.01 [医药卫生—生物医学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
Zr-2.5Nb-HXLPE配副的髋关节磨损测试及磨屑特征分析
熊芹
张亚丽
史文
刘瑞娟
杨抒
靳忠民
《润滑与密封》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
不同胞元结构多孔钛合金支架的力学性能
孙梦超
罗洋
刘婕
高丽兰
李瑞欣
谭沿松
张春秋
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
已选择
0
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