医用锻造CoCrMo合金高温渗碳性能研究-论文.pdf

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1、真空与低温第20卷第5期298Vacuum&Cryogenics2014年10月医用锻造CoCrMo合金高温渗碳性能研究徐林，巴德纯，王庆（东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819）摘要：采用高温气体渗碳技术，对医用锻造钴铬钼合金进行表面渗碳处理。考察了高温渗碳行为对钴铬钼合金性能的影响。运用XRD、显微硬度计和光学动/静态接触角仪等分析手段对渗碳层的物相组成、表面硬度及润湿性能进行分析及测量；利用球-盘摩擦实验在Tyrode’s溶液润滑条件下对渗碳层的摩擦磨损性能进行测试。结果表明：医用锻造钴铬钼合金经高温渗碳处理后，形成致密的硬质化合物相Cr3C2，合金硬

2、度较未处理试样明显升高，最高可达560HV。与未处理合金试样相比，渗碳合金的亲水性及耐磨损性得到明显改善，耐磨损性提高近3倍。关键词：医用锻造钴铬钼合金；高温渗碳；显微硬度；润湿性；摩擦性能中图分类号：TB43文献标志码：A文章编号：1006-7086（2014）05-0298-05DOI：10.3969/j.issn.1006-7086.2014.05.011HIGH-TEMPERATURECARBURIZATIONPROPERTYOFMEDICALGRADEFORGEDCoCrMoALLOYINCH4GASXULin，BADe-chun，WANGQing（Schoo

3、lofMechanicalEngineering&Automation，NortheasternUniversity，ShenyangLiaoning110819，China）Abstract：MedicalgradeforgedCoCrMoalloyswerecarburizedbythehigh-temperaturegascarburizingprocess.Theeffectofhigh-temperaturecarburizingbehavioronmechanicalpropertieswasinvestigated.Thephasecompositiona

4、ndsurfacemicro-hardnessaswellaswettabilityofcarburizedlayerwererespectivelystudiedbyX-raydiffraction（XRD），micro-hardnesstestandopticaldynamic/staticcontactanglemeter.Frictionandwearcharacteristicswereinvesti-gatedonaball-on-disctestingmachineunderTyrode’ssolutions.Theexperimentalanalyses

5、indicatedthathardCr3C2phasewasformedonthecarburizedlayer.Surfacepropertiesincludingmicro-hardnessandwettingpropertiesaswellaswearresistanceofcarburizedmedicalgradeforgedCoCrMoalloyswereimprovedcomparedtountreatedsample.Keywords：medicalgradeforgedCoCrMoalloys；high-temperaturecarburization

6、；micro-hardness；wettingproper-ties；tribologicalproperties0引言高合金强度；铬元素以氧化物形式存在于合金表[3]面，能有效提高合金耐腐蚀及耐摩擦性能。医用人口老龄化进程的加快及生物材料的发展使[1]钴铬钼合金主要分为铸造合金和锻造合金两种，锻得人工假体的需求日益增加。钴基合金因良好的造合金因具有较细粒度及较高的拉伸强度和疲劳力学性能，较低的磨损率及良好的耐腐蚀性和生物强度，能承受较大负荷而被广泛应用于膝髋关节的相容性而广泛应用于临床及医疗领域。钴铬钼合置换。有研究表明：医用钴铬钼合金植入人体后因金作为钴基合金的常用

7、材料之一，被广泛应用于人[4-6][2]合金表面钝化层较薄极易被破坏，在机械磨损过工关节置换及骨外固定等。钴铬钼合金是以钴为程中产生的磨屑使得炎性细胞产生，诱导溶骨症发主要组分，添加一定比例铬、钼等金属元素所形成生；而微动腐蚀的发生将会释放出Co、Cr、Ni等引的固溶体，钼元素可以细化晶粒，阻止位错产生，提收稿日期：2014-06-23基金项目：沈阳市科技攻关计划项目：No.F12028200作者简介：徐林（1985-），女，山东德州人，博士研究生，主要从事生物材料表面改性研究。E-mail：lisalunwen@163.com徐林等：医