本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用不銹鋼表面強(qiáng)流脈沖電子束改性實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：醫(yī)用316L不銹鋼具有良好的綜合力學(xué)性能,簡便的加工工藝和低廉的價(jià)格而廣泛應(yīng)用于骨科、齒科、心臟外科等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,是國際公認(rèn)的醫(yī)用不銹鋼外科植入物的首選材料,因而提高它們的力學(xué)性能和生物相容性在臨床使用中具有非凡的意義。然而在生物體復(fù)雜的生理環(huán)境下,不銹鋼不可避免地會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,甚至?xí)驗(yàn)楦g和摩擦磨損等作用使得材料被破壞,釋放出有害的金屬離子及其腐蝕產(chǎn)物,對人體組織和機(jī)能造成一定的侵犯和損壞,從而引發(fā)惡性組織反應(yīng)和宿主反應(yīng),最終導(dǎo)致材料的功能失效和生物不相容。因此,本文以提升醫(yī)用316L不銹鋼的磨損腐蝕性能展開實(shí)驗(yàn)研究,采用SOLO-M脈沖電子束裝置對材料進(jìn)行表面改性。分別使用光學(xué)金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡、EDS能譜儀、X射線衍射儀等分析手段對樣品的表面及截面形貌、表層元素成份和相結(jié)構(gòu)等組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,并通過力學(xué)與電化學(xué)性能測試、血液相容性檢測對樣品的顯微硬度、摩擦磨損性能、腐蝕性能以及血液相容性能進(jìn)行探討和分析,獲得了優(yōu)化的處理工藝及其表面改性機(jī)制與結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:1、原始樣品的表面光滑平整且晶粒較為粗大,經(jīng)脈沖電子束處理后,樣品表面出現(xiàn)大量火山狀熔坑,熔坑密度隨脈沖次數(shù)的增加而先增大后減小,而尺寸逐漸增大,晶粒組織也隨著脈沖次數(shù)的增加而發(fā)生晶粒細(xì)化。2、316L不銹鋼中的黑點(diǎn)即為雜質(zhì)Mn S顆粒,其自身或界面過熱是引起基體噴發(fā)的重要原因,是火山坑的擇優(yōu)形成位置。脈沖次數(shù)的不斷增加,使得Mn S雜質(zhì)隨噴發(fā)而逐漸減少直至消除,材料獲得表面凈化效果;同時(shí)反復(fù)重熔的發(fā)生使得火山坑被消融,修復(fù)了樣品表面缺陷。3、多次脈沖后的樣品在(111)晶面發(fā)生擇優(yōu)取向,并且處理后的各個(gè)衍射峰都不同程度地向大角度方向發(fā)生了偏移,表明材料表面有殘余應(yīng)力的存在。4、改性后316L不銹鋼的表面顯微硬度整體呈上升趨勢,45次脈沖后硬度值達(dá)到180HV,相較于原始樣品表面硬度提高了15%。與此同時(shí),隨著脈沖次數(shù)的增加,樣品的摩擦系數(shù)和磨痕寬度不斷減小,摩擦磨損性能獲得提高。5、脈沖電子束處理后的316L不銹鋼具有更低的腐蝕電流密度和更高自腐蝕電位、擊穿電位,說明其耐蝕性得到有效提高,本研究中45次轟擊后的樣品具有較優(yōu)的耐蝕性。其中,晶粒細(xì)化、表面擇優(yōu)取向和存在殘余壓應(yīng)力是提高耐腐蝕能力的根本原因。6、改性后的316L不銹鋼,在生理鹽水環(huán)境下易獲得更低的穩(wěn)定摩擦系數(shù)和更少的磨損量,提高了耐蝕性,改善了磨損腐蝕復(fù)合作用對樣品的影響。7、與原始樣品相比,強(qiáng)流脈沖電子束處理后的316L不銹鋼潤濕性更優(yōu),具有更高的親水性,并且表現(xiàn)出優(yōu)異的血液相容性。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫建華;劉金龍;王慶良;吳高峰;;醫(yī)用316L不銹鋼表面改性的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年09期

2 雷明凱;生物醫(yī)用奧氏體不銹鋼磨損腐蝕問題[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2000年S1期

3 羅宏;龔敏;;奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕[J];腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù);2006年05期

4 譚家駿;鋁合金的電子束合金化[J];國外金屬熱處理;1994年04期

5 石祝竹;莫煜;;掃描電鏡(SEM)在失效分析中的應(yīng)用[J];裝備制造技術(shù);2011年11期

6 王安東,戴起勛;生物醫(yī)用材料316L不銹鋼的磨損腐蝕特性研究[J];金屬熱處理;2005年03期

7 方青;激光在鋁靶中形成應(yīng)力波的傳播[J];強(qiáng)激光與粒子束;1992年03期

8 朱峰,曹起驤,徐秉業(yè);ASME SA508-3鋼的再結(jié)晶晶粒細(xì)化規(guī)律[J];塑性工程學(xué)報(bào);2000年01期

9 叢欣;朱穗東;劉春梅;夏立明;唐傳芳;馮燕武;;電子束淬火在9SiCr冷擠模具上的應(yīng)用[J];新技術(shù)新工藝;1992年06期

10 郝勝智,吳愛民,鐘溥,董闖;一種新型的材料表面改性裝置——強(qiáng)流脈沖電子束(電子炮)[J];真空;2000年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王存霞;強(qiáng)流脈沖電子束輻照ZrO_2陶瓷涂層表面改性[D];大連理工大學(xué);2011年

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本文編號：1201236