1 绪论

1。1本论文研究目的和意义

1。1。1 本论文研究目的

摩擦学是关于摩擦、磨损和润滑科学的总称，是研究摩擦和磨损过程中2个相对运动表面之间相互作用、变化及其有关的理论与实践的1门学科。我们所述的关于摩擦学研究的对象是非常宽广的概念，首先在机械工程研究方面主要有动摩擦和静摩擦，比如滑动轴承、电气触头和磁带录音头等；然后是机械制造工艺中的摩擦学问题；还有特殊工况条件下的摩擦学问题，比如宇宙探索中遇到的高真空、低温和离子辐射等。此外，还有生物中的摩擦学问题，如研究海豚皮肤结构以改进舰只设计，研究人体关节润滑机理以诊治风湿性关节炎等。随着摩擦学研究的不断深化和扩展，生物摩擦学的概念也横空出世。所谓生物摩擦学就是研究所有与生物系统相关的摩擦学问题，我们可以将它分为人体摩擦学和动物仿生摩擦学两大类。当前社会，人们通常将生物摩擦学研究以人体摩擦学研究为主，动物仿生摩擦学为辅。我们可以将研究范围分为人工置换关节的润滑、皮肤的摩擦性能以及生物关节替代材料的磨损等多个方面，其中由于社会医疗的需要我们对人工置换关节等骨科植入物的摩擦行为研究最多。实际上在体内的人工关节植入物并不仅仅局限于和各种软、硬组织的相互摩擦，由于人体内滑液的存在，人工关节植入物还要受到腐蚀作用。自然界中的腐蚀有很多，腐蚀不仅可以腐蚀材料，而且还可以腐蚀一些对于我们很重要的东西同时又是人们日常生活无法避免的，腐蚀对人们的生产生活带来极大的困扰和伤害，所以我们对腐蚀必须严加控制。在实际操作过程中，磨损与腐蚀的关系是相辅相成互相作用相互影响的。绝大部分情况下这两者相互推动，一方面磨损使腐蚀加快，另一方面腐蚀又加快磨损，使失效加快，特别容易造成很多毁坏。因此，深入研究摩擦与腐蚀的相互联合影响就显得非常有必要，进而寻找有效途径，从源头控制磨损与腐蚀，从而促进经济的友好发展和社会人文的和谐。通过阅读我们知道，腐蚀磨损是指在具有腐蚀性介质溶液中进行的摩擦磨损过程。本研究是采用25％的牛血清溶液和0。9％生理盐水作为介质溶液，保证与人体环境相似，也具有一定的腐蚀性，在试样的磨损表面容易形成表面膜，这层表面膜有可能是钝化形成的。其典型过程为：一开始我们对合金进行打磨使其表面变得光滑并且形成一层钝化膜，然后我们对试样进行实验。随着实验的进行，钝化膜被破坏，合金表面发生开裂并且产生变形，随后实验后新得到的合金表面又会产生钝化和形成新膜。通过电化学工作站我们可以测量相关电化学信号，在一定程度上可以观察和监测腐蚀试验的进行。

人工关节植入物在体内的受力是非常复杂的，在人体内会受到拉力、压力、扭转、疲劳以及磨损的综合作用，人们日常生活中一年内我们植入的人工关节要承受数百万次循环的负荷。尤其是长期被植入在体内，人体内的体液也会对植入的人工关节产生腐蚀作用[1]。所以鉴于特殊的使用环境，我们要求人工关节植入物必须具备一定的强度、硬度、抗疲劳、耐磨损和耐腐蚀性能，此外也应该保证在人体内的良好的生物相容性，无毒副作用。最后它的质地应当最大限度的相当于人体的皮质骨[2]。

1。1。2课题研究的意义

人造关节植入物被移植到人体上以后，现有医疗条件下我们绝不允许产生对人体有害的副作用和腐蚀作用，我们要求生物关节替代材料具有高强耐久性，是一种高科技的精密医疗产品。据有关部门统计，地球上每年关于人工关节置换手术就有80多万例[3]。此外根据我国民政部门报告，目前全国骨缺损和骨损坏患者就达到了 300多万人[4-5]。目前人工关节置换术是目前治疗关节骨性关节炎、股骨头无菌性坏死等疾病的最佳和最常使用手术方式，尤其是在临床上已经在全社会得到广泛应用，并且变得更加成熟[6]。当生物关节替代材料通过专业化的医疗手术植入人体后，植入的关节假体同时经受压力、扭转、剪切力以及疲劳、磨损、腐蚀等多方面联合作用[7]，严重影响人工关节置换后的效果及寿命。迄今为止我们在现有医疗条件下使用的人工关节置换材料，他们的紧密配合面上都容易存在各式各样的磨损，与此同时还要受到人体内关节液的腐蚀作用，这时候一些磨损颗粒和碎屑就容易产生在人工假体与关节接合表面，由于上述过程而产生的一定量的磨屑与骨组织发生相互作用，造成骨溶解，然后使得假体在磨损颗粒和碎屑中 [8]失效。因此，研究人工关节替代材料的微动腐蚀行为对改进假体材料、完善手术操作技术以延长植入假体的使用寿命具有重要的指导意义。