【摘 要】
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当今人口老龄化越来越严重,患有关节疾病的人数不断上升,不少年轻人由于工作强度大等因素导致关节磨损严重引起关节受损。置换人工关节已成为治疗关节疾病的非常有效的措施,而由于患者需要进行步行、深蹲、上下楼等日常活动,置换的人工关节对磨损性能有很高的要求。本文通过改变运动形式及承受的压力来研究人工关节材料的磨损性能。本文以超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular-weight polye
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当今人口老龄化越来越严重,患有关节疾病的人数不断上升,不少年轻人由于工作强度大等因素导致关节磨损严重引起关节受损。置换人工关节已成为治疗关节疾病的非常有效的措施,而由于患者需要进行步行、深蹲、上下楼等日常活动,置换的人工关节对磨损性能有很高的要求。本文通过改变运动形式及承受的压力来研究人工关节材料的磨损性能。本文以超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular-weight polyethylene,UHMWPE）与聚醚醚酮（PEEK）和碳纤维增强聚醚醚酮（CFR-PEEK）为研究对象,分别展开UHMWPE/PEEK及UHMWPE/CFR-PEEK这两种配副在不同接触应力及不同交叉剪切比下销盘磨损试验研究,通过分析不同试验条件下测得的磨损体积和磨损系数并结合表面形貌分析,揭示了两种材料配副的磨损特性,得到了以下结论:磨损试验结果表明,不论在何种接触应力下,UHMWPE/PEEK配副中销的由磨损量计算得到的磨损系数都远远大于UHMWPE/CFR-PEEK配副,前者约为后者的5倍。两者的磨损体积和磨损系数均在接触应力为3.18 MPa时最小。随着交叉剪切比的增大,UHMWPE/PEEK配副销的磨损体积和磨损系数变化不规律,而UHMWPE/CFR-PEEK配副中销的磨损体积和磨损系数随交叉剪切比不断增大。前者磨损系数对交叉剪切的变化有很强的依赖性,而后者的磨损系数在交叉剪切比0到0.087间受其影响并不大。通过观察试验前后试样的表面形貌图结合其表面形貌表征Sa、Ssk和Sku参数,观察到UHMWPE/PEEK配副中接触应力为3.18 MPa时表面以波谷为主,储油能力更佳,解释了磨损系数随接触应力增大而减小的现象。交叉剪切比不同时,销的Sa区别较大,表面凸起的形状及面积变化没有规律性。而UHMWPE/CFR-PEEK配副中销的Sa不论在何种试验条件下均小于前者,且各项表面形貌参数受试验条件影响较小,表面更平坦。综上所述,UHMWPE/CFR-PEEK配副磨损性能在本文所采用的不同接触应力和不同交叉剪切条件下较UHMWPE/PEEK配副更优。
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