聚乙烯醇水凝胶钛合金摩擦磨损特性的正交试验研究-摩擦学学报.PDFVIP

第 27 卷 　第 2 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 27, 　No 2 2007 年 3月 TR IBOLO GY M arch, 2007 聚乙烯醇水凝胶 /钛合金摩擦磨损特性 的正交试验研究 潘育松 , 熊党生 , 马如银 (南京理工大学 材料科学与工程系 , 江苏 南京 　2 10094) ( ) 摘要 : 利用冷冻 解冻法制备聚乙烯醇 PVA 水凝胶 ,运用正交试验法在球 盘摩擦磨损试验机上研究滑动速度 、载荷 和润滑状态对 PVA 水凝胶 /钛合金摩擦副摩擦系数的影响及在不同载荷下的磨损性能. 结果表明:滑动速度 、载荷和 润滑状态 3种因素对 PVA 水凝胶 /钛合金球摩擦副的摩擦系数影响显著程度由高到低依次为载荷 滑动速度 润滑 状态 ;在干摩擦和水润滑状态下 ,摩擦系数变化甚微 ,平均摩擦系数随滑动速度的增加而下降 ,随着载荷增加而升高 ; 当转速从 110 r/m in升至 220 r/m in 时 ,平均摩擦系数从 0. 038 降至 0. 031,降幅达 19. 4% ;当载荷从 5 N 增至 10 N 时 , 平均摩擦系数从 0. 027增至 0. 042 ,增幅达 51. 8% ; PVA 水凝胶的磨损率随载荷增加而降低且载荷对磨损率影响的显 著程度逐渐降低 ; 当载荷从 5 N 增至 10 N 时 ,磨损率降幅高达 2. 6倍 ,当载荷从 10 N 增至 15 N 时 ,仅下降 35%. 关键词 : 聚乙烯醇水凝胶 ; 钛合金 ; 摩擦磨损特性 中图分类号 : R318. 08; TH 117. 3 文献标识码 : A 文章编号 : (2007) 02 013205 　　关节软骨损伤严重影响关节的功能 ,寻求修复 1　实验部分 关节软骨的有效方法是骨科临床亟待解决的问题. 迄今为止 , 尚无 1种可靠方法使受损关节软骨在形 1. 1　试样制备 态学 、生物化学和生物力学等方面完全恢复 ,修复组 称取一定质量 、聚合度为 1 750 ±50 的 PVA 样 织无法维持较长时间的功能即发生退变. 传统人工 品 , 以蒸馏水为溶剂配制成质量分数为 15% PVA 水 关节置换材料由于缺乏润滑性而导致较大的磨损 , 溶液. 将配制好的 PVA 水溶液置于磨口烧瓶内并放 过量的磨屑会诱发骨质溶解 ,进而导致植入假体松 入电热恒温加热套中 ,将温度升至 90 ℃并搅拌 ,待 动 [ 1～3 ] . PVA 完全溶解后在 60 ℃下静置保温 30 m in 以除去 近年来兴起的组织工程化软骨还存在一些问 溶液中的气泡 ,然后倒入不锈钢模具中 ,在 - 20 ℃ ( ) 题. 研究证实 , 聚乙烯醇 PVA 水凝胶具有与人体 冰箱中急冷 14 h ,然后取出在室温下解冻 6 h. 以上 ( ) 关节软骨类似的生物力学性质和 良好的生物相容 过程称为 1次冷冻 解冻循环 N =