人工关节假体在植入人体后,接触摩擦界面的材料不可避免地会发生磨损与腐蚀。独立的研究人工关节材料磨损或腐蚀行为往往难以全面揭示人工关节材料接触界面的生物摩擦腐蚀问题。目前,较多的人工关节材料摩擦腐蚀行为研究集中在切向滑动摩擦形式,而人工关节接触面之间的相对摆动摩擦研究较少。因此,开展人工关节材料接触界面间的摆动摩擦腐蚀行为研究,对于丰富人工关节材料的摩擦学研究具有重要意义。本文以316L/UHMWPE、CoCrMo/UHMWPE两种具有代表性的人工关节摩擦副为研究对象,对人工关节材料接触界面的摆动摩擦磨损以及摩擦腐蚀行为进行了较为系统的研究,分析了摆动磨损机理以及摩擦与腐蚀之间的协同作用。得到的主要结论如下:1.316L/UHMWPE、CoCrMo/UHMWPE的摩擦系数主要分为上升和稳定两个阶段,稳定摩擦系数随法向载荷和角位移幅值的增大而增大,在加载条件一致的情况下,CoCrMo/UHMWPE的摩擦系数较316L/UHMWPE小;UHMWPE磨损量结果表明,磨损量与循环次数之间在一定范围内呈线性正相关的关系,磨损量随法向载荷以及角位移幅值的增加而增加,与316L/UHMWPE相比,CoCrMo/UHMWPE具有较大的平均磨损量;通过对磨损形貌的分析可知,316L和CoCrMo的磨损机制主要为磨粒磨损,而UHMWPE的磨损机制前期为磨粒磨损伴随严重塑性变形,后期转变为粘着磨损和疲劳磨损;通过对磨损面的三维形貌以及粗糙度分析可知,在试验过程中,UHMWPE在摩擦以及应力的作用下,磨损表面粗糙度降低,而316L和CoCrMo的粗糙度增加。2.腐蚀电位的测试结果表明,在摩擦腐蚀过程中,316L以及CoCrMo的腐蚀电位均有明显的负移,摩擦行为使两种合金的腐蚀倾向均有明显的增大;腐蚀电流的测试结果表明,摩擦腐蚀过程中,316L以及CoCrMo的腐蚀电流较静止状态时有所增加,摩擦行为使两种合金的腐蚀速率显著加快,摩擦对于腐蚀具有显著的促进作用。试验过程中还发现,316L的腐蚀电流较CoCrMo大,在相同的加载条件和溶液中,316L的腐蚀速率较CoCrMo快。在试验停止后,可以观察到两种合金的腐蚀电位上升,腐蚀电流下降,合金表面的钝化膜在摩擦停止后有一个迅速恢复的过程。3.摩擦对腐蚀的加速作用定量分析表明,在相同的时间内,摩擦腐蚀试验中两种金属的腐蚀失重相比于静态腐蚀状态时最大增加了约3倍,试验过程中CoCrMo的腐蚀失重较316L低;离子释放结果表明,与静态腐蚀时相比,摩擦腐蚀过程中释放的钴、铬、镍离子的浓度大幅提高,机械摩擦对于人工关节合金材料的离子释放具有明显的促进作用。在阴极保护电位下316L以及CoCrMo的表面磨损减轻,腐蚀对于磨损具有一定的促进作用。摩擦腐蚀试验结果表明,316L和CoCrMo的摩擦与腐蚀行为之间存在交互作用。