交联超高分子量聚乙烯人工髋关节磨损仿真模拟

人工髋关节超高分子量聚乙烯(UHMWPE)关节面磨损仍是影响置换关节远期寿命的主要因素,其仿真建模是对关节模拟机磨损测试手段的重要补充,也是实现置换关节临床前性能评估的有效方法.由多向运动产生的交叉剪切效应是影响UHMWPE磨损的主要原因之一,也是仿真建模的关键.现有理论方法将磨损深度确定为滑动距离的函数,并将90°交...     

超高分子量聚乙烯材料的边界润滑特性研究

在研究人工关节材料超高分子量聚乙烯(Ultra-high Molecular Weight Polyethylene，UHMWPE)磨损机理时，考虑了表面载荷引起的变形和应力状态，运用有限元技术，采用液-力耦合方法，分析了组织液对裂纹扩展的影响以及骨移植后接触磨损机理。结果表明：裂纹顶部区域符合线弹性断裂机理，这有助于更好地了解骨移植后接触区的磨损机理。     

预热处理对超高分子量聚乙烯摩擦磨损性能的影响

利用销-盘式摩擦磨损试验机考察了预热处理温度和时间对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜观察了试样磨损表面形貌。结果表明:通过140℃、10~15 min的预热处理工艺可以显著改善UHMWPE材料的摩擦磨损性能。随着预热处理工艺参数的改变,UHMWPE材料的磨损机制也发生不同程度的变化,开始未进行预热处理时UHMWPE材料的磨损机制主要表现为粘着磨损和疲劳磨损特征,随着预热处理温度的提高和时间的延长,其磨损机制逐渐变为粘着磨损占主导地位,最终又转变为粘着磨损和疲劳磨损相互作用,局部磨损表面呈现了严重的塑性变形特征。     

超高分子量聚乙烯的性能及在机械中的应用

超高分子量聚乙烯具有优良的物理和力学性能,其机械强度高,硬度大,摩擦系数低,尤其耐磨性能更好,能替代金属材料在机械领域中广泛应用,重点对用超高分子量聚乙烯制造的离心泵,矿山轴承的结构设计,特点及工业应用结果进行了研究,并对新的机械应用领域作了展望。     

基于UHMWPE/纳米ZnO复合材料的滑动摩擦磨损机制

用热压成型法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纳/米ZnO复合材料,采用销盘式摩擦磨损试验机考察了载荷和相对滑动线速度对复合材料摩擦学性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明:在低载荷试验条件下磨损机制为粘着磨损,在高载荷试验条件下磨损机制为粘着磨损和疲劳磨损。而在一定载荷试验条件下,无论相对滑动线速度高或低,复合材料的磨损机制主要表现为粘着磨损,只是在高速情况下粘着磨损程度加大,局部还出现了表面撕裂的痕迹。     

填充纳米SiO2对超高分子量聚乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响

用热压成型法制备了纳米SiO2填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌,并借助X射线能谱仪对试样磨损表面进行了微区分析。结果表明:纯UHMWPE磨损表面局部存在着大量的粘着变形和疲劳裂纹的特征,填充15%(质量分数)的纳米SiO2能较好地改善UHMWPE/nano-SiO2复合材料的摩擦磨损性能,其磨损表面只存在粘着撕裂现象,看不到疲劳裂纹特征。当填充纳米SiO2质量分数达到20%时,其磨损表面存在贫Si区和富Si区,同时磨损表面呈现出热裂纹迹象,复合材料的耐磨性能改善程度明显下降,并且摩擦因数出现了增大趋势。     

超高分子量聚乙烯/纳米Al2O3复合材料的磨损表面特征分析

用热压成型法制备了纳米氧化铝填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌,并借助X射线能谱仪对试样磨损表面进行了微区分析。结果表明:UHMWPE/nano-A l2O3复合材料中的纳米A l2O3粒子含量不同,其磨损表面的碳元素含量也发生不同程度的变化。填充质量分数为15%的纳米A l2O3能较好地改善UHMWPE/nano-A l2O3复合材料的摩擦磨损性能,其磨损表面出现了明显的贫A l区和富A l区,且富A l区以“岛”的形式分布在贫A l区中。     

纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用模压成型工艺制备了纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性的超高分子量聚乙烯复合材料;研究了相对滑动速度、载荷以及玻璃微珠含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并对磨损形貌和磨损机理进行了分析。结果表明:添加纳米SiO2颗粒和玻璃微珠可以提高复合材料的硬度、压缩弹性模量和摩擦磨损性能;相对滑动速度对复合材料摩擦因数和磨损率有很大的影响;载荷对复合材料的摩擦因数影响不明显,但磨损率随载荷的增加而增大;纳米SiO2颗粒和玻璃微珠混合改性后复合材料的磨损机理主要是粘着磨损和疲劳磨损。     

纳米粒子和聚四氟乙烯填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能研究

以纳米氧化锌(ZnO)和纳米蒙脱土(MMT)及聚四氟乙烯(PTFE)作为复合填料,通过热压成型工艺制备了纳米ZnO-MMT及PTFE填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明当PTFE和MMT的填充量均保持为质量分数6%,填充纳米ZnO质量分数为4%~6%时的复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,与不含纳米ZnO的复合材料相比,其摩擦因数最低下降了11.1%,而磨损率下降了83.3%。当复合填料中纳米ZnO含量较低时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损,但当复合填料中纳米ZnO含量较高时,复合材料的磨损机制主要表现不同程度的粘着磨损和磨粒磨损,同时其复合材料的摩擦磨损性能出现了恶化现象。