骨科固定用镍钛形状记忆合金的摩擦磨损性能研究
第25卷 第2期摩擦学学报V o l25, N o2 2005年3月TR I BOLO GY M arch,2005骨科固定用镍钛形状记忆合金的
摩擦磨损性能研究
卢启明1,2,王海忠1,陈晓伯1,薛群基1
(1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州 730000;
2.甘肃省人民医院,甘肃兰州 730000)
摘要:采用SRV摩擦磨损试验机考察了GC r15钢对常用骨科手术用固定材料——N iT i形状记忆合金在干摩擦及润滑油和人工关节液润滑下的摩擦磨损性能,同时考察了热处理对N iT i形状记忆合金摩擦磨损性能的影响;采用扫描电子显微镜观察N iT i形状记忆合金磨损表面形貌,并利用示差热分析(D SC)确定了N iT i合金的相变温度.结果表明:经过热处理的N iT i合金的形状记忆相变温度与人体体温接近,但热处理使N iT i合金的抗磨性能下降;N iT i合金在摩擦过程中受摩擦热的影响发生相转变,使其抗磨性能提高.相对于医用人工关节润滑液及其它润滑油而言,双酯作为GC r15 N iT i合金的润滑剂表现出更好的减摩和抗磨能力.
关键词:N iT i形状记忆合金;人工关节液;油润滑;摩擦磨损性能
中图分类号:TH117.3文献标识码:A文章编号:100420595(2005)022*******
记忆合金是一类具有形状记忆功能的合金.自1951年美国首次报道金2镉(A u2Cd)合金具有形状记忆效应以来,目前已发现有20多种合金具有形状记忆功能.钛合金的比强度高,已广泛应用于航天航空工业.但钛合金摩擦系数大、耐磨性差,这限制了其工程应用[1,2].另外,钛合金作为生物材料具有重量轻、无毒、耐腐蚀性能优良等特点,但它不具备生物活性和生物相容性.因此,许多研究人员尝试对钛及其合金进行改性处理,以扩大其在生物和医学领域的应用.就现有的形状记忆合金材料而言,考虑到其生物和化学稳定性,N iT i合金在生物和医学领域的应用前景广阔[3～5].
目前,N iT i合金以其奇特的形状记忆效应、生物相容性、超弹性及优良的耐磨性能和良好的耐腐蚀性能而在临床和医疗器械等方面获得了广泛应用[6].与此同时,N iT i合金的独特性能对提高外科手术水平非常有利,其形状记忆效应、超弹性以及高阻尼特性是传统内固定材料所无法比拟的.鉴于此,其已作为人工关节而广泛用于医用外科手术中.值得注意的是,人工关节经长期使用后会产生磨损,所产生的磨屑可诱导骨吸收,从而导致人工关节无菌松动和最终失效[7].因此,有必要深入开展关节材料的摩擦学研究,以提高其耐磨性能和使用寿命.为此,本文作者考察了N iT i形状记忆合金作为骨科用人工关节支架固定材料的摩擦磨损性能,探讨了双酯、硅油、液体石蜡(L P)、去离子水及一种医用人工关节润滑液对其摩擦磨损性能的影响,期望为其作为人工关节支架材料的医学应用提供实验依据.
1 实验部分
N iT i合金由兰州西脉形状记忆合金公司提供,其性能达到《医疗器械和外科植入物用N iT i形状记忆合金加工材标准》要求.分别选取未经热处理和经过热处理的N iT i合金进行性能比较,热处理工艺为: 850℃保温10m in、随炉冷却、600℃水淬、500℃回火40m in.
所选用的人工关节润滑液为临床治疗关节炎所用的玻璃酸钠注射液(商用名施沛特,英文名sodium hyalu ronate in jecti on,简写为SH I);硅油(Silicon o il),双酯(Doub le ester)及液体石蜡(L P,化学纯)均为商业化学品,蒸馏水由实验室自制.
采用Op ti m o l SRV型摩擦磨损试验机评价N iT i
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50405040).
收稿日期:2004212206;修回日期:2005202212 联系人薛群基,e2m ail:qjxue@https://www.wendangku.net/doc/3419138360.html,.
作者简介:薛群基,男,1942年生,研究员,中国工程院院士,目前主要从事材料摩擦学及微观摩擦学研究.
合金的摩擦磨损性能.上试样为GC r 15钢球(其直径为<10mm ,硬度为59～61H R C ),下试盘为N iT i 合金试块.试验条件为:频率10H z 、振幅1mm 、试验时间20m in .采用M H 252VM 型显微硬度仪测定N iT i 合金原始表面及其磨损表面硬度.采用JS M 25600LV 型扫描电子显微镜(SE M )观察试盘磨斑表面形貌.委托耐驰公司上海应用实验室完成N iT i 合金的D SC
分析.
2 结果及讨论
2.1 N iT i 合金材料的组成和热性能
ED S 分析结果表明,未经热处理和经热处理的
N iT i 合金样品的元素组成(原子分数)均为50.2%N i 和49.8%T i
.图1和图2分别示出了N iT i
合金在F ig 1 D SC curves of the heat 2treated and untreated N iT i alloys in heating p rocess
图1 未热处理和热处理过的N iT i 合金在升温过程中的D SC
曲线
F ig 2 D SC curves of the heat 2treated and untreated N iT i alloys in coo ling p rocess
图2 未热处理和热处理过的N iT i 合金在降温过程中的D SC 曲线
升温和降温过程中的D SC 曲线.可以看出,经过热处
理的N iT i 合金样品在升温和降温过程中各出现2次相变,相应的温度范围基本达到《医疗器械和外科植入物用N iT i 形状记忆合金加工标准》要求,其中升温曲线反映N iT i 合金由马氏体向奥氏体转变的过程,为吸热过程;降温曲线反映N iT i 合金由奥氏体向马氏体转变的过程,为放热过程.结合图1和图2所示D SC 分析结果可知,经过热处理的N iT i 合金在温度变化过程中出现2次可逆相转变,即从低温马氏体向中温R 相的转变和从中温R 相向高温奥氏体相的转变;其中在升温过程中R 相变与马氏体相变温度重合.经热处理的N iT i 合金在降温过程中出现中温R 相的转变;未经热处理的N iT i 合金在升温过程中仅
出现由低温马氏体向高温奥氏体的直接相转变,在降温过程中不形成中温R 相.此外,未经热处理的N iT i 合金的相变温度均较经热处理N iT i 合金的低.换言之,在升温过程中,未经热处理的N iT i 合金先于热处理后的N iT i 合金发生并完成由马氏体向奥氏体的完全相转变.
2.2 N iT i 合金的摩擦磨损性能
图3示出了N iT i 合金在干摩擦下与GC r 15钢配副时的磨损率2载荷曲线.可以看出:经热处理的N iT i 合金在不同载荷下的磨损率比相应未经热处理合金的大;2种合金的磨损率均随载荷增加而增大;
5
61第2期卢启明等: 骨科固定用镍钛形状记忆合金的摩擦磨损性能研究
F ig3 W ear rates of heated and unheated N iT i
alloys vs.load
图3 热处理和未热处理的N iT i合金的磨损率2载荷曲线
当载荷超过50N时,未热处理的N iT i合金的磨损率随载荷的继续增加而明显增大;而经热处理的N iT i 合金的磨损率随载荷的继续增加基本保持平稳.其原因可能在于,在较高载荷下产生的摩擦热较多,有利于N iT i合金由马氏体相转变为奥氏体相,且奥氏体参与应力诱发相变,因而合金的抗磨性能提高.这与文献[8,9]报道的奥氏体N iT i合金的抗磨性能优于马氏体N iT i合金相一致.与此同时,未经热处理的N iT i合金样品的耐磨性能优于经热处理的N iT i合金样品.由相应的D SC分析结果可知,与经热处理的N iT i合金相比,未经热处理的N iT i合金诱发奥氏体相变的温度较低,并且其在摩擦升温过程中直接发生马氏体向奥氏体的相转变;而经过热处理的N iT i合金则经历马氏体向中温R相的转变,随后发生向奥氏体相的转变.因此,在相同的摩擦磨损试验条件下,未经热处理的N iT i合金优先于经热处理的N iT i合金吸热,并发生由马氏体向奥氏体的完全相转变,从而表现出更优异的抗磨性能.
医学应用要求记忆合金在受外力作用发生形变后,能在人体正常体温范围内诱发形状记忆而恢复形变.由相应的D SC分析结果可知,经过热处理后的N iT i形状记忆合金由马氏体向奥氏体转变的相变温度接近于人体体温.因此,我们选用经过热处理后的N iT i形状记忆合金作为研究对象,进一步考察其摩擦磨损性能.图4对比示出了GC r15 N iT i合金摩擦副在干摩擦和不同润滑剂润滑下的摩擦磨损性能测定结果.可以看出,当载荷低于50N时,双酯、去离子水及人工关节润滑液对GC r15 N iT i合金摩擦副具有较好的减摩抗磨作用[见图4(a)];当载荷较高(> 60N)时,去离子水、人工关节润滑液及液体石蜡等润滑剂对GC r15 N iT i合金摩擦副反而表现出促磨作用.其原因可能在于,液体润滑剂在较低载荷下一方面起到润滑作用,另一方面可起冷却作用,使N iT i 合金磨损表面温度降低,从而有利于应力诱发马氏体相变的发生,使合金处于超弹性的奥氏体状态,进而提高N iT i
合金的抗磨能力.但在较高载荷和较强应力作用下,合金磨损表面温度较高,超过了N iT i
合金形状记忆超弹性的温度范围,导致其抗磨性能下降.
(a)W ear vo lum e lo ss
(b)F ricti on coefficient
F ig4 W ear vo lum e lo ss and fricti on coefficient of
the GC r15 N iT i alloy lubricated by
vari ous lubricants(10H z,20m in)
图4 不同润滑剂润滑下GC r15 N iT i合金摩擦副的
摩擦磨损性能(频率10H z,20m in)
与此同时,双酯对GC r15 N iT i合金摩擦副的减摩效果最好,硅油具有一定的减摩作用,但抗磨效果不佳[见图4(b)].
表1列出了摩擦磨损试验前后N iT i合金试块的硬度.可以看出,与摩擦前的合金表面相比,磨损表面硬度较高.这是由于摩擦过程中合金表面发生相变导致硬度提高所致.
2.3 磨损表面分析
图5示出了N iT i合金在干摩擦和润滑条件下的
661摩 擦 学 学 报第25卷
表1 摩擦磨损试验前后N iTi 合金表面硬度对比
Table 1 Hardness changes of the N iTi alloy surface af ter
slidi ng under the lubr ication of var ious lubr ican ts
Surface H ardness H V
N iT i
alloy
327.3W o rn surface under dry sliding 394.1W o rn surface lubricated w
ith L P 556.8W o rn surface lubricated w ith double ester 478.5W o rn surface lubricated w ith w ater 470.0W o rn surface lubricated w ith silicon o il 712.1W o rn surface lubricated w ith SH I
791.8
磨斑表面形貌SE M 照片(40N 、30m in ).可以看出:干摩擦下N iT i 合金磨损表面不平整,呈现明显的粘
着迹象[见图5(a )];双酯润滑下N iT i 合金磨损表面相对较为光滑,呈现轻微腐蚀磨损和磨粒磨损特征[见图5(b )];人工关节润滑液润滑下N iT i 合金磨损表面存在大量磨屑堆积,呈现粘着和腐蚀磨损特征[见图5(c )],相应的钢球磨损表面亦呈现腐蚀特征.ED S 分析结果表明,在人工关节润滑液润滑下,N iT i
合金磨损表面的Fe 含量较高,进一步说明人工关节润滑液润滑下钢球易发生腐蚀磨损并向合金磨损表面转移成膜.
3 结论
a . 摩擦热促使N iT i 合金表面发生由马氏体向
奥氏体的相转变,
从而提高合金的表面硬度和抗磨性
(a )D ry fricti
on (b )L ubricated by double
ester (c )L ubricated by SH I
F ig 5 SE M mo rpho logies of the w o rn surfaces of N iT i alloys under dry sliding (a )and
lubricati on of double ester (b )and SH I (c )
图5 干摩擦以及双酯和人工关节液SH I 润滑下N iT i 合金磨损表面形貌SE M 照片
能.
b . 热处理使得N iT i 合金的抗磨性能变差,但
经热处理的N iT i 合金的形状记忆相变温度与人体体温接近,这使得其在生物和医学领域具有广阔的应用前景.
c . 人工关节润滑液对钢产生腐蚀作用;硅油对GC r 15 N iT i 合金摩擦副具有一定的减摩作用,但抗
磨效果不佳;双酯对GC r 15 N iT i 合金摩擦副的减摩效果最佳,可望用作N iT i 合金润滑剂.参考文献:
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Fr iction and W ear Behav ior of N iTi Shape M em ory A lloy
Used for Orthopaed ics F ixation
LU Q i2m ing1,2,W AN G H ai2zhong1,CH EN X iao2bai1,XU E Q un2ji1
(1.S tate K ey L aboratory of S olid L ubrication,L anz hou Institu te of Che m ical P hy sics,
Ch inese A cad e m y of S ciences,L anz hou730000,Ch ina;
2.P eop le’s H osp ital of Gansu P rov ince,L anz hou730000,Ch ina)
Abstract:A n Op ti m o l SRV o scillating fricti on and w ear tester w as perfo r m ed to evaluate the fricti on and w ear behavi o r of the comm on ly u sed fixati on m aterial in o rthopaedics operati on——N iT i shape m em o ry alloy (S M A)paired w ith GC r15steel under dry sliding and lub ricati on by doub le ester,silicon o il,liqu id paraffin, distilled w ater,and an artificial jo in t troph ic liqu id.T he m o rp ho logies of the w o rn su rfaces of the N iT i alloy lub ricated w ith differen t lub rican t system s w ere ob served u sing a scann ing electron m icro scope,w h ile the elem en tal com po siti on s of the heat2treated and un treated N iT i alloy w ere deter m ined u sing an energy disp ersive X2ray analyzer.M o reover,the hardness of the o riginal and w o rn su rfaces of the heat2treated N iT i alloy w as m easu red as w ell,and the phase tran sfo r m ati on tem peratu re of the N iT i alloy w as deter m ined u sing a differen tial scann ing calo ri m eter.A s the resu lts,the shape m em o ry p hase tran sfo r m ati on tem p eratu re of the heat2treated S M A w as clo se to the hum an body tem peratu re,w h ich is i m po rtan t to the app licati on of the S M A in b i o logical m edicine.How ever,the w ear resistance of the S M A w as decreased to som e ex ten t after the heat2treatm en t.M o reover,the fricti on2induced heat w as beneficial to speeding the p hase tran sfo r m ati on from m arten site to au sten ite of the N iT i alloy,w h ich con tribu ted to increasing the hardness and w ear resistance of the S M A.In additi on,liqu id lub ricati on conditi on fo r GC r15 N iT i alloy con tacts,the doub le ester as the lub rican t w as sup eri o r to the silicon o il,liqu id p araffin,distilled w ater,and the artificial trop h ic liqu id,in ter m s of the ab ility to reduce the fricti on and w ear of the N iT i alloy sliding again st GC r15steel.In o ther w o rds,the tested doub le ester cou ld find p rom ising app licati on as the lub rican t fo r the N iT i m em o ry alloy,bu t the artificial troph ic liqu id w as no t su itab le fo r the lub ricati on of the steel N iT i alloy p air ow ing to its co rro siveness to the steel.
Key words:N iT i shape m em o ry alloy;artificial jo in ts troph ic liqu ids;o il lub ricati on;fricti on and w ear behavi o r
Author:XU E Q un2ji,m ale,bo rn in1942,R esearch P rofesso r,m em ber of Ch inese A cadem y of Engineering,e2m ail:qjxue@n https://www.wendangku.net/doc/3419138360.html,
861摩 擦 学 学 报第25卷
一体式骨科外固定支架产品技术要求航天keyibangen
一体式骨科外固定支架 适用范围：该产品通过与金属骨针的配合，应用于骨折部位的体外固定复位。 1. 产品型号/规格及其划分说明 1.1一体式骨科外固定支架产品的分类及命名 1.1.1一体式骨科外固定支架的型号及分类代号示例 XX：产品型式代号（YT）；YY：型式序号 例：当XX为YT时，YY为01时，为一体式骨科外固定支架01型。 1.1.2一体式骨科外固定支架产品的图示、型号见图1和表2。 YT01
YT02 YT03 YT04 YT10
YT11 YT12 YT13 YT14
YT15 图示1 1.1.3 一体式骨科外固定支架孔、槽的夹持针棒范围应符合表1、2的规定。 表1 一体式骨科外固定支架孔、槽的夹持针棒范围 表2 一体式骨科外固定支架的主要组成型式及分类规格单位：mm
2.1 材料 选用GB/T4237和GB/T1220规定的不锈钢、GB/T3190规定的铝合金以及碳纤维塑料制造。 2.2 表面质量 2.2.1 外观： 一体式骨科外固定支架表面应光滑、洁净，不得有锋棱、毛刺、凹痕及裂纹等缺陷。 一体式骨科外固定支架的伸缩体应有刻度，刻度应完整、清晰（如有）。 提示性标记应完整清晰（如有）。 2.2.2表面粗糙度：一体式骨科外固定支架的金属部件表面粗糙度参数Ra值应不大于表3的规定。 表3 表面粗糙度单位：μm 2.3 重要部位尺寸 一体式骨科外固定支架所有部件的主要尺寸和调节范围应符合表1、2的规定。
2.4 使用性能 一体式骨科外固定支架上的各部件应配合良好；转动部件在转动时应活动自如，无卡塞现象；调节装置应调节自如；锁紧装置应锁紧可靠，无松动现象。 2.5 组装要求 2.5.1 施加在一体式骨科外固定支架上的静压力达到300牛顿并持续30秒以上，卸载后，一体式骨科外固定支架上的两个骨断端的相对位移不大于1毫米。 2.5.2 有骨延长作用的产品延长长度在0～270.4mm范围之内。 2.6 耐腐蚀性能 一体式骨科外固定支支架的不锈钢制件的耐腐蚀性能，应不低于YY/T 0149中沸水实验法b级的要求。铝合金制件的氧化膜耐腐蚀性能应符合GB/T8013.1滴碱实验法表2中Ⅱ级的要求。 2.7 灭菌 2.7.1 以灭菌状态供货的产品 以灭菌状态供货的产品应无菌。 2.7.2 以非灭菌状态供货的产品 以非灭菌状态交付供货的骨科外固定支架产品，应采用高压蒸汽灭菌，应符合GB 18278的规定。
关于牙齿摩擦相关研究综述
关于牙齿摩擦相关研究综述 摘要:由于生理需要和各种因素的影响，牙齿磨损是无法避免的自然现象。随着人类平均寿命的提高，牙齿的磨损问题越来越不容忽视，如何防治牙齿的非正常磨耗具有很重要的现实意义。全面了解牙齿的摩擦磨损行为，既可以为临床防治牙齿过度磨耗提供理论指导，又有助于开发新型牙科修复材料。本文从生物摩擦学角度系统地概括了天然牙及其他牙科材料的摩擦学特性，得到的一些结论。 关键词：牙齿磨损；牙科材料；生物摩擦学；摩擦学特性 引言 生物摩擦学(Bio—tribology)是1973年由Dowson等提出，研究内容主要包括所有与生物系统相关的摩擦学问题[1]。生物摩擦学的研究内容十分丰富，是摩擦学领域一个正在迅速发展的重要分支。其实，自从地球进化到人类以来，人们都在有意无意地接触一些生物摩擦学问题。动植物特有的生物活性，加上独特的显微组织、结构和表面形貌等特性，还使得生物体内的摩擦副以及肌体表面具有一定的自我适应、自我修复的功能，从而表现出奇异优良的表面摩擦学特性。 生物器件特有的摩擦学性能吸引了一批科技人员的极大兴趣。不过，也正是上述特性，使得生物摩擦学的研究较传统工程摩擦学更为复杂和困难。 1牙齿摩擦学研究概况 除了人工关节和心脏瓣膜等为代表的生物摩擦学的主要研究领域以外，口腔种植牙作为普遍人工器官之一，同样引起人们的高度重视。目前, 种植牙面临的最普遍问题就是松动和断裂，而且对于修复后的天然牙也常出现牙科修复材料脱落的现象, 其失效机理尚未弄清[2]。因此，深入研究牙科材料的磨损机理有助于选择和开发新的生物及机械性能优异的口腔修复材料。 生物摩擦学在医学上最成功的应用是对人工关节的研究，从人工关节润滑机理到人工关节的材料选择和计算机辅助优化设计到制造等，每年都有相当数量的论文报道这方面的研究。因此，近年来对生物摩擦学的研究出现了长足进展。随着人民素质的提高和生活水平的普遍改善，人们对牙齿保健和审美的要求越来越高。从而对牙科修复材料提出了更高的要求。在我国，每年用于购买生物材料的外汇在数干万元以上，其中牙科修复材料占了很大比例。目前国内外对天然牙及牙科修复材料的摩擦学研究相对较多，对天然牙的摩擦学研究主要集中在体内临床观察上，而对牙科修复材料摩擦学集中在复合材料和陶瓷材料上。 1.2牙齿相关磨损问题 牙齿，包括天然牙和修复体，不仅是人体内直接行使咀嚼功能的器官，而且与发音、言语及保持面部协调美观等均有密切关系[3]。由于咬合功能的需求和口颌系统的生理、病理因素，牙齿磨损是进行性的、不可逆的[4]。因此，牙齿(天然牙、义齿等)的摩擦磨损虽令人烦恼但普遍存在、无法避免。而且,车祸、外伤等各种原因导致牙齿缺失的病例也为数不少，仅在中国大约就有3亿多人缺牙。 天然牙的磨损可分为两体磨损和三体磨损两种类型。前者主要由牙齿的直接接触引起，后者则由食物中的颗粒或牙膏造成。在某一特定的牙齿表面，磨损可能由于其中的一种类型引起( 例如牙齿接触面的三体磨损)，也可能两种类型共同作用的结果[5]。也有学者提出在考虑两体磨损的同时也应考虑冲击磨损，由于冲击应力在材料表面产生微裂纹，从而在材料的近表面形成网状裂纹而导致材料的脱落，这些脱落的颗粒有可能促成材料间的三体磨损。天然牙的磨损过程极其复杂, 包括机械、热能和化学反应。 1.2口腔内的化学环境和咀嚼参数 口腔内的化学环境极为复杂，对牙齿磨损有很大的影响。唾液是口腔化学环境的最重要成分之一，具有多种功能：充当润滑剂，使食物的咀嚼和吞喁易于进行；充当酸性食物的缓冲液，减缓产生牙菌斑；提供钙、磷离子，促使釉质再钙化。通常，唾液里中性，pH值约为7，酸性饮食嗜好者口腔内的pH值可以达到3，反刍胃酸的pH值约为1．2。不同软饮料的酸度不同，pH值介于1—6之间。牙齿在酸性环境中的
摩擦衬片(衬块)的磨损特性计算
摩擦衬片（衬块）的磨损特性计算 摩擦衬片（衬块）的磨损与摩擦副的材质、表面加工情况、温度、压力以及相对滑磨速度等多种因素有关，因此在理论上要精确计算磨损性能是困难的。但试验表明，摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因素。 汽车的制动过程，是将其机械能（动能、势能）的一部分转变为热量而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了耗散汽车全部动力的任务。此时由于在短时间内制动摩擦产生的热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度升高。此即所谓制动器的能量负荷。能量负荷愈大，则摩擦衬片（衬块）的磨损亦愈严重。 制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为评价指标。比能量耗散率又称为单位功负荷或能量负荷，它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量，其单位为W/mm2 双轴汽车的单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为 式中：δ——汽车回转质量换算系数； ma——汽车总质量 v1 v2——汽车制动初速度与终速度，m/s；计算时轿车取v1= 100km/h（27.8m／s）；总质量 3.5吨以下的货车取vl=80km／h
（22.2m/s）；总质量3．5 t以上的货车取v1=65 km／h（18m／s）； t一制动时间，s;按下式计算 j一制动减速度，m/ s2计算时取j=0．6g； A1，A2一前、后制动器材特（衬块）的摩擦面积； β一制动力分配系数，见式（3-12） 在紧急制动到v2=0时，并可近似地认为δ=1，则有 鼓式制动器的比能量耗散率以不大于1.8 W/mm2为宜，但当制动初速度油vl低于式(4-25)下面所规定的v1时，则允许略大于 1.8 W/mm2。轿车盘式制动器的比能量D 耗散率应不大于6．0 W/mm2发比能量耗散率过高，不仅会加快制动摩擦衬片（衬块）的磨损，而且可能引起制动鼓或盘的龟裂。 磨损特性指标也可用衬片（衬块）的比摩擦力即单位摩擦面积的摩擦力来衡量。单个车轮制动器的比摩擦力为 式（4－27）Tf中：Tf一单个制动器的制动力矩； R一制动鼓半径（或制动盘有效半径）
摩擦磨损
博士入学考试 名词解释 粗糙度：评定加工过的材料表面由峰、谷和间距等构成的微观几何形状误差的物理量。 固体润滑：利用固体所具有的减摩作用的润滑方法。 固体润滑材料：为了防止相对运动中的表面损伤，并降低摩擦与磨损而使用的薄膜或粉状固体。 滑动磨损：两个相对滑动物体公共接触面积上产生的切向阻力和材料流失的现象。 自由磨料磨损和固定磨料磨损：两者皆为磨料磨损，自由磨料磨损磨料保持自由状态，而固定磨料磨损磨料保持固定状态。 耐磨性和相对耐磨性：材料的耐磨性是指一定条件下材料耐磨性的特性；相对耐磨性是指两种材料在相同的外部条件下磨损量的比值。 微切削和微犁沟：微切削是磨料(磨粒或硬突起)从被磨损表面切削下微切屑的磨料磨损过程；在相对滑动中，硬颗粒或两表面中硬微突体使较软表面塑性变形而形成犁痕式的破坏。 问答题 1.简述摩擦的概念和分类。 摩擦：两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会发生摩擦。 摩擦学：摩擦学是研究相对运动互作用表面的科学与技术，它包括材料的摩擦、磨损和润滑三个部分。 分类： (1)按摩擦副表面的润滑情况分： 干摩擦：物件间或试样间不加任何润滑剂时的摩擦。 边界摩擦：两接触表面间存在一层极薄的润滑膜，其摩擦和磨损不是取决于润滑剂的粘度，而是取决于两表面的特性和润滑特性。 流体摩擦：由流体的黏滞阻力或流变阻力引起的内摩擦。 半干摩擦：部分干摩擦，部分边界摩擦。半流体摩擦：部分边界摩擦，部分流体摩擦。 (2)按摩擦副的运动形式分： 滑动摩擦：当接触表面相对滑动或具有相对滑动趋势时的摩擦。 滚动摩擦：当物体在力矩的作用下沿接触表面滚动时的摩擦。
外固定支架
支架固定技术 骨科支架固定可以固定骨折,也可以矫正某些骨畸形,就是骨科得一种重要器具。骨外固定得概念起始于1840年得法国医生Malgaigne,她用1枚钉子经皮穿入胫骨骨折得一端,皮外钉尾固定于金属带上,金属带再连接于可调整周径得皮带上调整骨折移位。真正推动骨外固定器临床实用化得就是美国得Parkhin 与比利时得被称为骨折治疗外科之父得Lambotte,她们分别独立设计了各自得骨外固定器,并积极宣传与推广,认为具有容易掌握,固定牢稳,便于伤口换药,组织内不留异物,治疗期间伤肢可以活动以及无需再手术等优点。但也逐渐发现存在许多明显得缺憾,如针道感染,固定得稳定性仍差,调整困难,使骨外固定一度受到责难而难以推广应用,使骨外固定器治疗骨折成为一种公认得标准方法当属前苏联著名学者Ilizarov,她发明得多孔性全环式外固定器,使用直径较细钢针(1、5mm)张应力下固定,使得骨外固定稳定性与针道感染两个最主要问题得到了较满意得得解决。目前国内使用得外固定器种类很多,用得较多得骨外固定器有李氏半环槽式与仿De Bastiani 得单边式外固定器与潍坊三维可调式外固定器。设计要求: 任何骨外固定器都包括固定针(pins),固定针握持夹(clamps)与体外连接杆(connectors)三种基本部件。目前得骨外固定器,都存在某些不足,设计新型外固定器时应考虑以下因素。1 .最关键得与最基本得要求就是固定得稳定性,要在能保证早期功能锻炼得条件下达到牢稳固定。固定得稳定性主要就是由固定针与连接杆所构成得空间几何形状所决定得,因此,结构设计时最好兼顾到可供多向性穿针得需要,与
此同时能根据骨愈合进程对其稳定性进行适时调整。 2 .机械结构易于拆卸与组装。最好能兼顾到整复与固定两种功能,可调性大,能在术后对骨断端得位置做适当调整。 3.易于多方向穿针,单边与双边外固定器虽然比较容易装卸,多需平行穿针,因其方向限制较多,且力学结构上对骨折端固定得牢稳性较差,常需增加钢针直径来提高固定刚度,这增加了针道感染得机会,众所周知,多平面穿针对骨折得固定更牢稳,理想得外固定器就需要具有多方向得穿针设计。 4.钢针得良好生物相容性与高刚度,同时能进行张力调整以适应骨折愈合不同阶段对固定刚度得不同要求。 5.固定后要留有足够得空间,便于术后换药或术后二次清创、二期修复处理。6.材料选择,要求材料坚固,重量轻,能透过X线。7.适应不同部位得治疗需要,其构件要尽可能具有通用性、可根据治疗部位与要求组装多种构型。分类通常按功能、构型与力学结构分类。1 .功能分类法,分四类: (1)单纯固定得外固定器,如单平面单侧Hoffmann 外固定器,固定前先要整复骨折,骨折整复对位后再安装外固定器。(2)兼备整复与固定得外固定器,如李起鸿得半环槽式外固定器,固定后能进行复位与必要得再调整,以纠正偏差,但就是,这这种外固定器得缺点就是灵巧性较差。(3)骨延长外固定器,这种外固定器具有较灵活得外固定杆,可以在轴线上延长或者缩短骨质。 (4)预防、矫正畸形得外固定器,体外连接杆可以超/不超关节固定,而且在关节处可以活动,用于关节处瘢痕挛缩得松解,或有效得防治需长时间外固定肢体得关节僵硬或挛缩畸形。 2.构型分类法,分六类: (1)单边式(亦称半针或钳夹式):这就是最简单
摩擦磨损性能测试试验
典型黑色金属磨损性能测试实验 史秋月 一、实验目的 1.了解M-2000型摩擦磨损试验机的结构，及材料进行耐磨性测试的意义； 2.掌握滑动摩擦、滚动摩擦及其在不同条件下（干式、湿式、磨粒等）的 实验方法； 3.掌握摩擦磨损性能指标的评估方法； 4.了解典型黑色金属灰铁和球铁在滑动摩擦条件下（干式）的耐磨情况。 二、实验设备 M-2000型摩擦磨损试验机，如图2-1 图2-1 三、实验材料 1.灰铁滑动摩擦试样一对，试样尺寸如附图（a） 2.球铁滑动摩擦试样一对，试样尺寸如附图（a） 四.实验原理与方法 将试样分别装在上下试样轴上，接通电源，双速电动机○1通过三角皮带○3齿12使下试样轴以200转/分（或400转/分）的速度转动；通过轮○4带动下试样轴○ 48的传递。使上试样轴○14以180转/分（或360转/ 47和齿轮○ 蜗杆轴○ 44，滑动齿轮○ 47分）的速度转动。当做滑动摩擦试验时，为使上试样轴不转动，应将滑动齿轮○ 46上。试验时，两试样间的压移至中间位置，齿轮○48必须用销子○22固定在摇摆头○ 19的作用下获得（弹簧中间是一重力传感器），负荷的增大或减少力负荷在弹簧○ 21上即可读出。也可将复合传感器接入25进行调整；负荷的数值从标尺○ 可用螺帽○ 电脑，从显示屏上读出，本实验载荷直接从显示屏上读出。试验的终止条件可由时间或总转速控制。试验结束之后根据不同的方法评估材料的耐磨情况。
五、实验内容 将加工好的滑动摩擦试样装在实验机上，在给定的条件下（干式、滑动摩擦、压力：200N、时间60min）进行试验，试验结束后将试样取下，评估耐磨性能。 根据所选取磨损试验方法的不同以及材料本质的差异，可以选择不同的耐磨性能评定方法，以期获得精确的试验数据，现简单例举下述几种方法以供参考。 1、称重法：采用试样在试验前后重量之差，本表示耐磨性能的方法，由于两试 样之间的摩擦所引起的磨损量，可以采用精度达万分之一的分析天平称量出试样试验前后重量之差非凡获得。试样在磨损前后必须严格进行去油污，烘干后再进行称量否则因残余的没污会影响试验数据的准确性。 计算可按下式进行： W=W0－W1 式中：W—试样的磨损量。 W0—试样在试验前的重量。 W1—试样在试验后的重量。 2、测量直径法：采用试样在试验前后直径的变化大小来表示耐磨性能的方法。 （1）用测微计（或其它测量仪器）测量试样试验前后的直径变化而获得。 （2）本试验机所带小滚轮○6可用来精确测量试样直径试验前后的变化。 测量方法：使用时首先将装有小滚轮○6的支架拆下来装在下试样轴轴承座的小轴（附图）上，在试验前后把试验机各开一分钟或下试样试验前后运转同样转数可得小滚轮转数N1和N2，由此通过下列计算可得到磨损量“S” 如果：D1—试样试验前的直径。 D2—试样试验后的直径。 D0小滚轮○6的直径。 N1—磨损前一分钟内小滚轮○6的转数。
摩擦磨损测试及考核评价方式
摩擦磨损测试及考核评价方式 一、磨损 1.1磨损定义 磨损是指摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。表面物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用：(1)机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的物理变形；（2）化学作用使摩擦表面发生性状改变；热作用是摩擦表面发生形状改变。典型的磨损曲线通常由三部分组成，如图1.1所示。 磨 损 量 图1.1 磨损曲线示意图 磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。发生在初始运动阶段，由于表面存在粗糙度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨损速度较快。 稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳定状态磨损率保持不变。稳定磨损阶段标志磨损条件保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的工作过程。 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量急剧增大。该阶段内零件精度降低、间隙增大，温度升高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零部件完全失效。 1.2磨损种类 按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。 （1）粘着磨损 当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应所形成结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此类磨损称为粘着磨损。粘着磨损再细分还有轻微磨损、涂抹、擦伤、划伤和咬死五种。
图1.1 粘着磨损机理 （2）磨料磨损 外来的硬料介质进入摩擦副，或摩擦副一个表面比另一个表面硬，在较硬表面上存在的微凸体，在摩擦过程中对较软表面犁沟或拉槽，引起表面材料的脱落，这种现象叫做磨料磨损。磨料磨损是一种最常见的磨损，按照磨损机理还可细分为微观切削、挤压剥落和疲劳破坏三小类。
图1.2 二体/三体磨粒磨损机理 （3）化学磨损 化学磨损是在摩擦促进作用下，摩擦副的一方或双方与中间物质或环境介质中的某些成分发生化学或电化学作用，造成表面材料损失的过程。分为氧化磨损与特殊介质腐蚀磨损两类。 图1.3 化学磨损机理 （4）疲劳磨损 摩擦接触表面在交变接触压应力作用下，材料表面因疲劳损伤而引起表面脱落的现象。疲劳磨损有两种基本类型，宏观疲劳磨损和微观疲劳磨损。宏观疲劳磨损主要是指两个相互滚动或滚动兼滑动的摩擦表面，在循环变化的接触应力作用下，材料疲劳而发生脱落的现象；微观疲劳磨损是滑动接触表面由于微凸体相互接触使材料发生疲劳而引起的机械磨损现象。此外，疲劳磨损的破坏机理又分为麻点剥落、浅层剥落、深层剥落。
骨科外固定支架固定手术的护理
骨科外固定支架固定手术的护理 外固定支架现已成为骨科相应手术治疗的首选方法，骨外固定技术是通过经皮穿针和体外连接器将相邻骨段或肢体连接，并在骨折断端基本解剖复位后使其达到稳定固定，为骨折愈合提供所需的生物力学环境，能满足患者功能康复锻炼需求，是一种良好的骨科手术治疗技术。此法既不是内固定，也不是外固定，但却起到过去内固定和外固定所不能达到的效果。手术前后的护理相当重要，精心、细致的护理能够减少患者并发症的发生，使伤肢尽快恢复功能，促进患者早日康复。 2.1 术前护理2.1.1 心理护理患者多由于突发事件引起骨折，常感到非常紧张和恐惧，对骨折后伤肢功能的恢复痊愈有顾虑。护理人员要热情接待患者，安慰、关心患者，告诉患者手术的必要性，外固定支架固定手术的优点，并介绍一些成功的病例，解除患者对手术的顾虑和恐惧心理，树立战胜疾病的信心。 2.1.2 术前准备做好患者全身情况的检查和准备，包括血常规、尿常规、便常规，出凝血时间，肝、肾、心、肺、重要脏器功能的检查，X 线片。完成常规药物的皮肤敏感试验。 2.1.3 患肢的固定骨折患者骨折断端在移动时极易使邻近的血管神经受到二次损伤，多数开放性骨折的患者伴有神经血管损伤，所以搬运时须用夹板或石膏托做临时固定，防止加重周围组织损伤。 2.1.4 皮肤准备手术前去除手术区域毛发、污垢和表面携带的细菌。因四肢皮肤生长着大量的毛发，隐藏着大量的污垢和细菌，
再加上有一些开放性伤口，极易引起术后伤口的感染。所以术前应严格备皮和清洁皮肤，备皮范围为骨折部位上下超过2 个关节，并向上下远侧延伸6 cm。 2.2 术后护理2.2.1 生命体征监测患者手术完毕返回病房后，密切观察生命体征，术后平卧6 h，禁食禁水6 h，严密监测生命体征，观察术后大小便情况等。 2.2.2 体位保持患肢抬高位，以促进淋巴和静脉血液回流，减轻肿胀。上肢骨折术后，用薄枕垫高患肢30°，下肢骨折术后用薄枕垫于腘窝及小腿处，使膝关节屈曲20°~30°。 2.2.3 患肢的观察术后早期应观察患肢远端动脉搏动，皮肤颜色、温度，是否有瘀血、肿胀，感觉运动功能及术区周围肿胀是否进行性加重，发现异常，立即通知医生给予妥善处理。本组病例术后患肢远端血供良好，感觉运动功能正常，无血管、神经损伤。 2.2.4 外固定支架有无松动术后定时检查支架牢固程度，各螺丝钉及固定针的松紧度。保持其稳定、牢靠，保证切实可行的功能锻炼，以免患者在进行功能锻炼时，由于外支架的松动而导致骨折部位移动，影响骨折的愈合。 2.2.5 预防针道感染由于外固定支架的螺针直接与体外相通，容易继发感染，所以应重视针孔护理。保持针道干燥是防止针眼感染的有效措施，所以应保持周围皮肤清洁、干燥，定时针眼处无菌敷料换药，用75%酒精滴针眼2 次/d，并用消毒纱布覆盖，切忌用碘伏制剂清洁，因为碘会腐蚀金属。可用 2 cm~ 3 cm 敷料垫在支
摩擦磨损试验机研究现状
摩擦磨损试验机研究现状 郑冠华08223029 摘要： 摩擦磨损试验机是一种评定各种润滑剂的极压特性、抗磨损性能并计算摩擦系数的试验设备。由于实际摩擦环境可能千变万化，而进行摩擦实验要模拟实际摩擦系统，在实验室再现摩擦现象及其规律性，以便对个参数进行观察测量，因此，设计一个满足要求的试验机成为很多人研究的课题。 关键词： 摩擦磨损试验机研究现状 正文： 摩擦磨损不但是机械设备效率低下的原因，也是致使设备失效的主要形式。机械设备中零部件的摩擦磨损和零件材料、工况环境(压力、冲击、温度和润滑)等因素紧密相关。因此能模拟实际工况的专业摩擦磨损试验机是摩擦学试验研究必不可少的工具，摩擦磨损试验机的先进性和多功能性直接关系到实验研究的精度和可靠性。国内外许多研究人员在这方面进行了大量研究。要想模拟实际工况，需在试验中能对传动的速度，冲击的力量、频率，润滑的条件等方面实现自动控制，同时需对试验中摩擦力、冲击力、温度、载荷、速度、磨损率等工作参数或摩擦学特性参数等能实时进行数据采集。摩擦磨损试验机是一种评定各种润滑剂的极压特性、抗磨损性能并计算摩擦系数的试验设备。下面介绍一些适用于不同工况下的摩擦磨损试验机： 往复式摩擦磨损试验机 针对不同固体材料在不同条件下的摩擦磨损实验要求，开发设计了一种往复式摩擦磨损试验机，通过测量实验中产生的摩擦力、摩擦系数和磨损量的变化来研究材料的摩擦磨损性能。为提高测试系统的精确性和实时性，将计算机辅助测试系统应用到摩擦学试验当中，通过数据采集系统和测试软件系统完成摩擦磨损数据的实时动态测试，从根本上改变了传统摩擦磨损试验机的缺点。通过对聚四氟乙烯材料的摩擦磨损性能进行实验，证明该试验机性能稳定，测试系统准确可靠。本文设计的往复式摩擦磨损试验机及计算机控制系统，可用于不同固体材料在不同条件下的往复式摩擦磨损实验，能模拟往复式(如压缩机等)工况进行摩擦副元件的磨损性能测试。该试验机可在一定范围内实现往复行程、载荷、速度、温度、润滑的单因素或多因素控制，并可同时定性和定量显示运动中的摩擦力、磨损量、摩擦系数大小。通过在该试验机上进行的一些实验，证明试验机性能稳定，测试系统准确可靠，可有效地对运动副(试件)不同材质和工艺的摩擦磨损性能进行评定，以获得可靠的实验数据。 球-盘摩擦磨损试验机 此试验机提供的数据有：摩擦因数，磨损量和比磨损率。首先深入研究球一盘磨损试验机的工作原理，确定其工作原理是通过荷重传感器的A．D转换，将摩擦力的模拟信号转变为电压数字信号，输入计算机或者x-Y记录仪。然后与事先标定好的电压值对比，得到测试过程中的摩擦力。传感器的标定方法为：用已知载荷(一定质量的砝码)对传感器施加拉力，传感器将其转变成电压值，绘出电压-拉力关系曲线，将其用直线拟合。同时提供了数据处理的方法，并利用此试
轮对偏磨过程中磨损行为的研究
轮对偏磨过程中磨损行为的研究 [摘要]本文就常用机车在运行过程中轮对的轮缘偏磨现象进行系统研究，并通过模拟磨损工况实验探讨了轮缘偏磨机制，通过运转时间测定了相对磨损量和时间的关系，并测定了摩擦系数。同时针对机车轮对情况，本文提出了有效控制轮缘偏磨问题相应的解决措施。 [关键词]轮缘偏磨轮对磨损量 随着铁路运输事业的发展，机车牵引吨位的提高，轮对磨耗速率日益为人们所关注，尤其是轮对偏磨现象会导致机车频繁地退箍、旋轮，浪费了大量的人力、物力，严重影响机车的正常运用，更是为机务工作部门所重视。人们采用多种方法进行改善轮对的工作条件，降低磨损量，保证机车走行公里数的稳定。但是对于机车行驶过程中轮对的工况、受力情况以及轮对的磨损机制、磨损行为等相关研究并没有进行系统的研究。本文就常用机车在运行过程中轮对的轮缘偏磨现象进行系统研究，同时针对机车轮对情况，提出了有效控制轮缘偏磨问题相应的解决措施。 一、原因分析 1.轴重不均的影响 机车行驶过程中机车轮毂往往由于踏面的斜度等原因，使钢轨作用于踏面的法向反力也不相等，从而导致轮对两侧承受的载荷不等，具体受力分析情况如图1所示。 其中，ON1与ON2的数值并不相等，其原因在于轮对工作踏面斜度的差异，引起的机车轮毂两侧载荷OP1和OP2不等的结果。利用进一步受力分析，可知该轮对的水平分力存在OH1与OH2不等。若OP1大于OP2，必然导致OH1大于OH2，存在△（△=OH1-OH2）力的作用，从而使轮对向载荷较重的一侧横移，该侧轮缘贴靠钢轨，导致轮缘偏磨现象的产生。 2.牵引装置的影响 由于生产加工、组装、运输等原因，实际应用的机车车体与其构架往往存在
骨科外固定支架产品技术要求中安泰华
骨科外固定支架 适用范围：该产品通过与金属骨针的配合，应用于骨折部位的体外固定复位。1．产品型号规格及划分说明 1.1. 产品的结构及说明 骨科外固定支架是由杆-杆固定夹、针-杆固定夹、30°支柱、直支柱、5孔固定夹、4孔固定夹、加压连接杆、踝关节活动器、调节式连接杆（单杆）、关节夹、双针-杆固定夹、调节式连接杆（双杆）、半环框、肘关节活动器、腕关节活动器、膝关节活动器、连接杆组成。 1.2产品型号规格示例 骨科外固定支架分为无菌和非无菌交付方式提供，除灭菌方式之外其他产品性能要求一致，规格型号详见附录A。 1.3骨科外固定支架的材料分别选用不锈钢、铝合金、碳纤维，其中不锈钢选用符合GB/T 1220-2007《不锈钢棒》中规定的06Cr17Ni12Mo2、30Cr13、40Cr13材料；铝合金选用符合GB/T3190-1996《变形铝及铝合金化学成分》中所规定的2A12材料。 2. 性能指标 2.1 外观 产品表面应光滑、洁净，应无毛刺、锋棱、附着物、凹痕及裂纹等缺陷。 2.2 尺寸
骨科外固定支架部件主要尺寸应符合附录A 表1～表17的规定要求。 2.3金属部件表面粗糙度表面粗糙度应符合表1的要求。 表1表面粗糙度(Ra) 单位：μm 2.4 使用性能骨科外固定支架各部件应配合良好；转动部件在转动时应活动自如，无卡塞现象；调节装置应调节自如。锁紧装置应锁紧可靠，无松动现象。 2.5 耐腐蚀性能骨科外固定支架中不锈钢部件的耐腐蚀性能应满足 YY/T0149-2006中《不锈钢医用器械耐腐蚀性能试验方法》“沸水试验法”B 级（有腐蚀痕迹经擦试即可除去）的要求。 2.6 硬度骨科外固定支架主要部件（杆、夹、框）处理后,硬度为铝合金：HV10≥80；不锈钢：HV10≥200。 2.7 无菌骨科外固定支架分为无菌和非无菌交付状态，以无菌状态交付时，产品应无菌。产品采用伽马射线灭菌。 2.8 力学及配合性能施加在外固定系统上的静压力达到300N并持续30S 以上，卸载后，外固定系统上两个骨断端的相对位移不大于1mm。
耐磨及减摩材料的摩擦磨损特性的探究..
耐磨耐蚀材料 题目：耐磨及减摩材料的摩擦磨损特性探究 学院：材料科学与工程学院 专业：材料加工工程 指导老师：路阳杨效田 学生姓名：王鹏春 学号： 132080503043 2104年5月1日
耐磨及减摩材料的摩擦磨损特性探究 摘要：综述了耐磨及减摩材料的基本性能要求，简单阐述了常见的耐磨及减摩材料的成分、组织与性能等和目前耐磨及减摩材料的新进展及方向。最后，论述了耐磨及减摩材料在表面工程技术中的应用形式，及耐磨涂层的发展方向。 关键词: 耐磨材料；减摩材料；耐磨涂层 0前言 众所周知，摩擦磨损特性的探究对国民经济来说，有着非凡的意义。据统计，全世界大约有2/1-3/1的能源以各种形式消耗在摩擦上。而摩擦导致的磨损是机械设备零件失效的三大原因之一，大约有80%的损坏零件是由于各种磨损形式引起的[1]。为了节约能源和材料，解决因磨损带来的损失显得至关重要，随着技术水平的发展，而其解决措施也变得各种各样，而本文主要从最基础的材料的选择上入手，来综述耐磨及减摩材料的摩擦磨损特性的探究现状及发展方向。 1 耐磨材料 材料的耐磨性通常是指在一定的工作环境下，摩擦副材料在，摩擦过程中抵抗磨损的能力。材料的耐磨性不是材料固有的本性，而是材料性质在一定的摩擦规范、表面状态、环境介质、工件结构、材料配对等某种条件下的体现。因此材料的耐磨性是相对的、有条件的。耐磨材料的一般性要求有以下几点[2]： 1.机械性能方面要有高的抗拉、抗压、抗拉、抗剪切强度；有高的硬度和韧性；有较高的相对延伸率；在摩擦的高温、高压下，机械性能应该稳定。 2.物理、化学性能方面要有良好的导热性，低的热膨胀系数，且各相的线膨胀系数差别要小；合金元素在其内的溶解度要高，分布要均匀；各相间微观电势要小，抗腐蚀性好；各相成分要在较宽的温度、压力范围内保持稳定。 3.金相结构方面金属晶体的滑移系要少；固溶体与强化相要恰当配合；强化相要有高的弥散性，分布要均匀；各相的位向要互相接近。 4.工艺性能方面要有良好的淬透性和机加工性，以及其他必要工艺性能，如铸件的铸造性。
磨损的特性 2
磨损特性 机械零件的磨损过程通常经历不同的磨损阶段，直至失效。如图给出典型的磨损特性曲线(浴盆曲线)： 图磨损特性曲线 图中的纵坐标表示单位时间的磨损量，称磨损率。通常在磨合期内，磨损率比较大，并是递降的。然后进入一个较长时间的稳定期，磨损率较小并保持不变。直至某一点，斜率陡升，这预兆着磨损急剧增大，失效即将发生。对于一些磨损过程，例如滚动轴承或齿轮中发生的表面疲劳磨损，开始时磨损率可能为零，当工作时间达到一定数值后，点蚀开始出现并迅速扩展，磨损率迅速上升，很快发展为大面积剥落和完全失效。 磨损阶段的描述： 1．磨合阶段(I阶段) 又称跑合阶段。新的摩擦副表面具有一定的表面粗糙度。在载荷作用下，由于实际接触面积较小，故接触应力很大。因此，在运行初期，表面的塑性变形与磨损的速度较快。随着磨合的进行，摩擦表面粗糙峰逐渐磨平，实际接触面积逐渐增大，表面应力减小，磨损减缓。 一个崭新的，即加工后未经摩擦的固体表面总具有一定的表面粗糙度和比较尖锐的微凸体尖峰，实际上两个表面之间通过微凸体进入真实接触的面积是很小的。在这些接触着的微凸体之间会产生很大单位面积接触压力，乃至超过材料的
屈服强度，并造成微凸体材料的迁移，以及接触面之间的变形在局部微区产生很高的温度，致使接触面发生熔焊，随即又由于表面之间的相对运动而被撕裂。同时微凸体在相对运动过程中也很容易发生碰撞、折断、划伤。因此在磨合阶段，摩擦副表面的磨损量迅速增加，并达到较高的磨损率。 另一方面由于加工和装配等工况原因，使接触表面之间的间隙不均匀，从而难以形成稳定的油膜，这时的润滑状态处于一种从边界润滑到混合润滑的过度；随着磨合阶段的结束，微凸体不断被磨平，促使它们之间的接触面积不断增大，而单位面积的接触压力随之减小，同时通过一定的磨损之后，摩擦副的间隙趋于均匀，油膜得以建立，即进一步向完全流体动力润滑过度；于是磨损率也随之减小，并向稳定磨损阶段过度。 磨合阶段的轻微磨损为正常运行、稳定运转创造条件。通过选择合理的磨合规程、采用适当的摩擦副材料及合理的加工工艺、正确地装配与调整，使用含有活性添加剂的润滑油等措施能够缩短磨合期。上述磨合阶段最好受到监控，以免造成过度的磨损或磨合不够的情况产生。 2．稳定磨损阶段（II阶段） 经过磨合，摩擦表面发生加工硬化，微观几何形状改变，建立了弹塑性接触条件。这一阶段磨损趋于稳定、缓慢，工作时间可以延续很长。它的特点是磨损量与时间成正比增加，间隙缓慢增大。 稳定磨损阶段此时磨损量趋于平缓地增加，而磨损率则由高过度到低，并维持在一个比较稳定的水平上，表明零件摩擦副表面之间已形成较为稳定的油膜，在润滑油充裕的工况下处于一种流体动力润滑状态。流体动力油膜的存在不仅在很大程度上避免了微凸体尖峰受力为大部分表面处于一种比较均匀的受力状态。这对于减小磨损是极为有利的。特别是当油膜厚度大大超过两个接触表面的粗糙度时，摩擦副处于完全流体动力润滑状态；这时微凸体之间几乎不接触，摩擦表面依靠油膜传递压力，故磨损量保持在一个非常低的水平上。稳定磨损阶段是机器设备的正常工作阶段，稳定磨损阶段的长短与机器的工况有关，也与磨合阶段的磨合质量有关。这是因为机器在启动或停止的过程中，也就是摩擦副流体动力油膜建立或消除的过程，其润滑状态也就从边界—混合—完全流体的
外固定支架
支架固定技术 骨科支架固定可以固定骨折，也可以矫正某些骨畸形，是骨科的一种重要器具。骨外固定的概念起始于1840年的法国医生Malgaigne，他用1枚钉子经皮穿入胫骨骨折的一端，皮外钉尾固定于金属带上，金属带再连接于可调整周径的皮带上调整骨折移位。真正推动骨外固定器临床实用化的是美国的Parkhin 和比利时的被称为骨折治疗外科之父的Lambotte，他们分别独立设计了各自的骨外固定器，并积极宣传和推广，认为具有容易掌握，固定牢稳，便于伤口换药，组织内不留异物，治疗期间伤肢可以活动以及无需再手术等优点。但也逐渐发现存在许多明显的缺憾，如针道感染，固定的稳定性仍差，调整困难，使骨外固定一度受到责难而难以推广应用，使骨外固定器治疗骨折成为一种公认的标准方法当属前苏联著名学者Ilizarov，他发明的多孔性全环式外固定器，使用直径较细钢针(1.5mm)张应力下固定，使得骨外固定稳定性和针道感染两个最主要问题得到了较满意的的解决。目前国内使用的外固定器种类很多，用的较多的骨外固定器有李氏半环槽式和仿De Bastiani 的单边式外固定器和潍坊三维可调式外固定器。 设计要求：任何骨外固定器都包括固定针（pins）,固定针握持夹(clamps)和体外连接杆(connectors)三种基本部件。目前的骨外固定器，都存在某些不足，设计新型外固定器时应考虑以下因素。 1 ．最关键的和最基本的要求是固定的稳定性，要在能保证早期功能锻炼的条件下达到牢稳固定。固定的稳定性主要是由固定针和连接杆所构成的
空间几何形状所决定的，因此，结构设计时最好兼顾到可供多向性穿针的需要，与此同时能根据骨愈合进程对其稳定性进行适时调整。 2 ．机械结构易于拆卸和组装。最好能兼顾到整复与固定两种功能，可调性大，能在术后对骨断端的位置做适当调整。3．易于多方向穿针，单边和双边外固定器虽然比较容易装卸，多需平行穿针，因其方向限制较多，且力学结构上对骨折端固定的牢稳性较差，常需增加钢针直径来提高固定刚度，这增加了针道感染的机会，众所周知，多平面穿针对骨折的固定更牢稳，理想的外固定器就需要具有多方向的穿针设计。4．钢针的良好生物相容性与高刚度，同时能进行张力调整以适应骨折愈合不同阶段对固定刚度的不同要求。5．固定后要留有足够的空间，便于术后换药或术后二次清创、二期修复处理。6．材料选择，要求材料坚固，重量轻，能透过X线。7．适应不同部位的治疗需要，其构件要尽可能具有通用性、可根据治疗部位和要求组装多种构型。分类通常按功能、构型与力学结构分类。1 ．功能分类法，分四类：（1）单纯固定的外固定器，如单平面单侧Hoffmann 外固定器，固定前先要整复骨折，骨折整复对位后再安装外固定器。（2）兼备整复和固定的外固定器，如李起鸿的半环槽式外固定器，固定后能进行复位和必要的再调整，以纠正偏差，但是，这这种外固定器的缺点是灵巧性较差。（3）骨延长外固定器，这种外固定器具有较灵活的外固定杆，可以在轴线上延长或者缩短骨质。（4）预防、矫正畸形的外固定器，体外连接杆可以超/不超关节固定，而且在关节处可以活动，用于关节处瘢痕挛缩的松解，或有效的防治
骨科外固定支架产品注册技术审查指导原则
附件2： 骨科外固定支架产品注册技术审查指导原则 本指导原则旨在指导和规范骨科外固定支架产品的技术审评工作，帮助审评人员理解和掌握该类产品原理/机理、结构、性能、预期用途等内容，把握技术审评工作基本要求和尺度，对产品安全性、有效性作出系统评价。 本指导原则所确定的核心内容是在目前的科技认识水平和现有产品技术基础上形成的，因此，审评人员应注意其适宜性，密切关注适用标准及相关技术的最新进展，考虑产品的更新和变化。 本指导原则不作为法规强制执行，不包括行政审批要求。但是，审评人员需密切关注相关法规的变化，以确认申报产品是否符合法规要求。 一、适用范围 本指导原则适用于《医疗器械分类目录》中第二类骨科外固定支架（以下简称外固定支架），类代号现为6810。 二、技术审查要点 （一）产品名称的要求 外固定支架产品的命名应采用《医疗器械分类目录》或国家标准、行业标准上的通用名称，或以产品结构形式为依据命名，例如：单臂式外固定支架、环形外固定支架、组合式外固定支架等。 （二）产品的结构和组成
1. 产品的结构和组成 单臂式外固定支架可分为一体式和分体式两种类型，单臂一体式外固定支架主要由加压器、架体、万向球、夹针块、伸缩体等组成；单臂分体式外固定支架由直形杆（管）或异形杆（管）、可调节夹、万能关节等组成。 环形外固定支架主要由闭合环、开放环、环针夹、环杆（管）夹、直形杆（管）等组成。 组合式外固定支架一般是指由两套以上的单臂式和/或环形外固定支架组合在一起使用的产品，其结构组成应根据其具体的组合形式而确定。 2. 产品结构示意图 图1单臂一体式外固定支架 图2 单臂分体式外固定支架
磨损特性曲线2
磨损特性曲线2 机械零件的磨损过程通常经历不同的磨损阶段，直至失效。如图给出典型的磨损特性曲线(浴盆曲线)： 图磨损特性曲线 图中的纵坐标表示单位时间的磨损量，称磨损率。通常在磨合期内，磨损率比较大，并是递降的。然后进入一个较长时间的稳定期，磨损率较小并保持不变。直至某一点，斜率陡升，这预兆着磨损急剧增大，失效即将发生。对于一些磨损过程，例如滚动轴承或齿轮中发生的表面疲劳磨损，开始时磨损率可能为零，当工作时间达到一定数值后，点蚀开始出现并迅速扩展，磨损率迅速上升，很快发展为大面积剥落和完全失效。 磨损阶段的描述： 1．磨合阶段(I阶段) 又称跑合阶段。新的摩擦副表面具有一定的表面粗糙度。在载荷作用下，由于实际接触面积较小，故接触应力很大。因此，在运行初期，表面的塑性变形与磨损的速度较快。随着磨合的进行，摩擦表面粗糙峰逐渐磨平，实际接触面积逐渐增大，表面应力减小，磨损减缓。 一个崭新的，即加工后未经摩擦的固体表面总具有一定的表面粗糙度和比较尖锐的微凸体尖峰，实际上两个表面之间通过微凸体进入真实接触的面积是很小的。在这些接触着的微凸体之间会产生很大单位面积接触压力，乃至超过材料的屈服强度，并造成微凸体材料的迁移，以及接触面之间的变形在局部微区产生很
高的温度，致使接触面发生熔焊，随即又由于表面之间的相对运动而被撕裂。同时微凸体在相对运动过程中也很容易发生碰撞、折断、划伤。因此在磨合阶段，摩擦副表面的磨损量迅速增加，并达到较高的磨损率。 另一方面由于加工和装配等工况原因，使接触表面之间的间隙不均匀，从而难以形成稳定的油膜，这时的润滑状态处于一种从边界润滑到混合润滑的过度；随着磨合阶段的结束，微凸体不断被磨平，促使它们之间的接触面积不断增大，而单位面积的接触压力随之减小，同时通过一定的磨损之后，摩擦副的间隙趋于均匀，油膜得以建立，即进一步向完全流体动力润滑过度；于是磨损率也随之减小，并向稳定磨损阶段过度。 磨合阶段的轻微磨损为正常运行、稳定运转创造条件。通过选择合理的磨合规程、采用适当的摩擦副材料及合理的加工工艺、正确地装配与调整，使用含有活性添加剂的润滑油等措施能够缩短磨合期。上述磨合阶段最好受到监控，以免造成过度的磨损或磨合不够的情况产生。 2．稳定磨损阶段（II阶段） 经过磨合，摩擦表面发生加工硬化，微观几何形状改变，建立了弹塑性接触条件。这一阶段磨损趋于稳定、缓慢，工作时间可以延续很长。它的特点是磨损量与时间成正比增加，间隙缓慢增大。 稳定磨损阶段此时磨损量趋于平缓地增加，而磨损率则由高过度到低，并维持在一个比较稳定的水平上，表明零件摩擦副表面之间已形成较为稳定的油膜，在润滑油充裕的工况下处于一种流体动力润滑状态。流体动力油膜的存在不仅在很大程度上避免了微凸体尖峰受力为大部分表面处于一种比较均匀的受力状态。这对于减小磨损是极为有利的。特别是当油膜厚度大大超过两个接触表面的粗糙度时，摩擦副处于完全流体动力润滑状态；这时微凸体之间几乎不接触，摩擦表面依靠油膜传递压力，故磨损量保持在一个非常低的水平上。稳定磨损阶段是机器设备的正常工作阶段，稳定磨损阶段的长短与机器的工况有关，也与磨合阶段的磨合质量有关。这是因为机器在启动或停止的过程中，也就是摩擦副流体动力油膜建立或消除的过程，其润滑状态也就从边界—混合—完全流体的
摩擦磨损试验教程一
教你做摩擦磨损模拟试验教程一 摩擦磨损模拟试验是摩擦学的一个重要研究手段。摩擦是现象，磨损是摩擦的结果，摩擦、磨损是两个不同的概念。二者在大多数情况下没有直接的关系，在少数特殊条件下才会有密切的关系。那么，我们如何做摩擦磨损模拟试验？摩擦磨损模拟试验结果又与哪些因素有关？我们应该怎样提高摩擦磨损模拟试验有效性？ 济南益华摩擦学测试技术研究所经多年的、大量的试验（设备评定试验和客户委托试验）及研究分五个教程为大家作浅要介绍。 标准试验设备选型（上） 通常情况下进行摩擦磨损模拟试验，首先要对试验设备进行合理选型。设备选型的原则是：标准试验须遵循标准方法要求，选择相应的设备；非标试验需考虑实际工况（试验条件），试样易于制备，节约试验成本，试样条件可更改性好，便于缩短试验周期，试验设备易于操作等因素。 部分摩擦磨损模拟试验有标准试验方法，其标准不仅给出了试验方法，还给出了评定方法（也有标准仅给出了试验方法）。 1.油品润滑性能 油品方面的标准、试验方法相对是比较全面的。 润滑油、润滑脂的抗磨、极压性能试验标准有《四球机法》。《四球机法》是一类较全面的标准，明确给出了试验方法及试验结果评定方法。就应选择符合标准技术要求的四球摩擦试验机及符合标准要求的四球试验专用钢球。 比如标准《GB/T12583-98润滑剂极压性能测定法（四球机法）》、《GB/T 3142-82润滑剂承载能力测定法（四球机法）》、《SH/T0202-92润滑脂极压性能测定法》中，明确规定了试验运行时间、试验转速、负荷级别以及评定方法，以测定油品极压性能指标最大无卡咬负荷、烧结负荷以及综合磨损值。因此，润滑油、润滑脂极压性试验MRS-10A微机控制四球摩擦磨损试验机、MRS-10P触摸屏杠杠式四球摩擦磨损试验机以及MRS-10G杠杠式四球摩擦磨损试验机都 可供选择。 标准《SH/T0189-92润滑油抗磨性能测定法（四球机法）》、《SH/T0204-92润