冷变形高氮奥氏体不锈钢的耐蚀性能及力学性能研究
发布时间：2022-01-06 06:26
高氮奥氏体不锈钢具有良好的奥氏体稳定性、综合力学性能、相比传统不锈钢更优异的生物相容性,在骨科、介入科等植入器械中有广阔的应用前景。考虑到作为植入物的高氮钢往往是在冷变形状态下使用,因此需要高氮钢在变形状态下仍具有良好的耐蚀性能与力学性能。针对变形态高氮钢点蚀行为机制不明晰、低氮含量大变形高氮钢耐点蚀能力较差、大变形高氮钢难于进一步强化和变形影响高氮钢腐蚀疲劳等问题,本文选择变形态的高氮奥氏体不锈钢为实验对象,开展如下四个方面的研究工作。1、通过系统的电化学实验表征研究了不同变形量的高氮奥氏体不锈钢的点蚀行为和临界点蚀温度,并研究变形通过影响点蚀行为进而影响临界点蚀温度的相关机制。主要研究结果如下:高氮钢的临界点蚀温度随氮含量的升高而升高。冷变形后,较低氮含量高氮钢的临界点蚀温度显著降低;较高氮含量高氮钢临界点蚀温度开始稍稍升高,大变形后稍稍降低。另外,本论文发现冷变形明显促进较低氮含量高氮钢的点蚀形核;而较高氮含量点蚀形核开始稍有抑制,大变形后明显促进。变形会促进高氮钢的亚稳点蚀生长、亚稳点蚀向稳态点蚀转变过程并抑制再钝化过程。冷变形对高氮钢临界点蚀温度的影响主要与高氮钢的点蚀形核过...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１医用金属材料的应用举例??
?第１章绪论???过程中需要进行压握及扩张，且在服役周期内始终受到血管周期性载荷作用，因??此冠脉支架用材需要具有优异的综合力学性能，特别是优异的耐疲劳性能。图??１．２ｂ所示是Ｘ光成像下断裂的冠脉支架因此，为了保证长期植入的安全性，??仍需要开展大量研宄来提升金属材料的性能。??手术器械?定产品?牙种梢体??人工关节?Ｓ議?心航簡??图１．１医用金属材料的应用举例??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｉｎ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ??ＨＫ?４ｌ?￥?Ｉ?＾??＿??图１．２医用金属材料的失效举例，（ａ）不锈钢髋关节的点蚀形貌％?（ｂ）断裂的冠脉支間??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｆａｉｌｕｒｅｄ?ｉｎ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．?Ｃａ）?Ｃｏｒｒｏｄｅｄ??ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｈｉｐ?ｉｍｐｌａｎｔ１９１；?（ｂ）?Ｆｒａｃｔｕｒｅｄ?ｃｏｒｏｎａｒｙ?ｓｔｅｎｔ１１０１??１．?１．３医用不锈钢??不锈钢是指一系列在空气、水、盐溶液、酸以及其它腐蚀介质中具有高度化??学稳定性的钢种［１１］。狭义上把铬（Ｃｒ）含量大于１２?ｗｔ．％的钢称为不锈钢。不锈??４??
?第１章绪论???状动脉后具有更低的再狭窄率。其他研宄者也发现高氮钢具有更快的内皮化速度??和更低的平滑肌细胞增殖速度［３４，３５］。另外，Ｈｎｉ等［２７］将Ｐ５５８高氮钢植入羊胫??骨２６周的结果表明，高氮钢具有比ＩＳＯ?５８３２－９不锈钢和Ｔｉ６Ａ１４Ｖ合金更好的??骨组织结合能力，如图１．４所示。因此，高氮钢作为骨科、介入科等植入器械用??生物材料具有广阔的应用前景。??１２?｜?｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??？?ＨＮＳ－１?？?Ｃｒｌ４Ｍｎｌ７Ｍｏ４Ｎ０．５５??ＩＩ?－?ａ?＜?ＨＮＳ－２?Ｃｒｌ４．５Ｍｎｌ８Ｍｏ３．５Ｎ０．４５?－??▲?ＨＮＳ－３?▽?ＣｒＩ９．５Ｍｎｌ５Ｍｏ３ＮＯ．７５??１０?－?？?Ｏ?ＨＮＳ－４?Ａ?－??￥?＊?Ｐ９（Ｘ）?ｉ?ｙ??芝?９?＿?？?Ｐ２０００?Ｉ?？?，＿??ｃ?？?ＢｉｏＤｕｒｌＤＳ?＊?／??ｓ?？??８?－?ａｕｓｔｅｎｉｔｅ?▲巍?Ｚ?－??§■??２?，?ＩＳ?＝０．９８Ｃｒ?－１２．４?Ａ??ｇ?７?－?＾?ｃｑ?－??ｉ??＾?＜＞?－?．?７?－??？?？?ａｕｓｔｅｎｉｔｅ?＋?ｆｅｒｒｉｔｅ??５?－?ｙｇ?－??４?ｔ?ｉ?／±?ｉ?ｉ?ｉ?ｊ?？??１５?１６?１７?１８?１９?２０?２１?２２??Ｃｈｒｏｍｉｕｍ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?（ｗｔ％）??图１．３修正的髙氮钢组织预测相图ｍ??Ｆｉｇｕｒｅ?丨．３?Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ＨＮＡＳＳ１２６１??目前，己有部分高氮不锈钢植入产品进入市场并造福患者。美国的Ｚｉｍｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高氮奥氏体不锈钢的临界点蚀温度及Cl-浓度对其的影响[J]. 郭一二,梁平,迟嘉鹏,逄旭光,史艳华,秦华,李飞. 腐蚀科学与防护技术. 2018(06)
[2]Acta Metallurgica Sinica（English Letters）[J]. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(02)
[3]High nitrogen nickel-free austenitic stainless steel:A promising coronary stent material[J]. YANG Ke*,REN YiBin & WAN Peng Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China. Science China（Technological Sciences）. 2012(02)
[4]Effect of Grain Size on Mechanical Properties of Nickel-Free High Nitrogen Austenitic Stainless Steel[J]. LI Hua-bing JIANG Zhou-hua ZHANG Zu-rui YANG Yan (School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,Liaoning,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2009(01)
[5]冷变形对高氮奥氏体不锈钢组织与力学行为的影响[J]. 王松涛,杨柯,单以银,李来风. 金属学报. 2007(07)
[6]金属亚稳态孔蚀行为的电化学研究[J]. 左禹,王海涛. 腐蚀科学与防护技术. 1999(01)
[7]生物材料的研究和展望[J]. 刘洪刚,程国安. 自然杂志. 1998(06)
博士论文
[1]桥梁缆索用冷拔珠光体钢丝微观组织表征及力学性能研究[D]. 郭宁.重庆大学 2012
本文编号：3571921
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１医用金属材料的应用举例??
?第１章绪论???过程中需要进行压握及扩张，且在服役周期内始终受到血管周期性载荷作用，因??此冠脉支架用材需要具有优异的综合力学性能，特别是优异的耐疲劳性能。图??１．２ｂ所示是Ｘ光成像下断裂的冠脉支架因此，为了保证长期植入的安全性，??仍需要开展大量研宄来提升金属材料的性能。??手术器械?定产品?牙种梢体??人工关节?Ｓ議?心航簡??图１．１医用金属材料的应用举例??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｉｎ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ??ＨＫ?４ｌ?￥?Ｉ?＾??＿??图１．２医用金属材料的失效举例，（ａ）不锈钢髋关节的点蚀形貌％?（ｂ）断裂的冠脉支間??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｆａｉｌｕｒｅｄ?ｉｎ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．?Ｃａ）?Ｃｏｒｒｏｄｅｄ??ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｈｉｐ?ｉｍｐｌａｎｔ１９１；?（ｂ）?Ｆｒａｃｔｕｒｅｄ?ｃｏｒｏｎａｒｙ?ｓｔｅｎｔ１１０１??１．?１．３医用不锈钢??不锈钢是指一系列在空气、水、盐溶液、酸以及其它腐蚀介质中具有高度化??学稳定性的钢种［１１］。狭义上把铬（Ｃｒ）含量大于１２?ｗｔ．％的钢称为不锈钢。不锈??４??
?第１章绪论???状动脉后具有更低的再狭窄率。其他研宄者也发现高氮钢具有更快的内皮化速度??和更低的平滑肌细胞增殖速度［３４，３５］。另外，Ｈｎｉ等［２７］将Ｐ５５８高氮钢植入羊胫??骨２６周的结果表明，高氮钢具有比ＩＳＯ?５８３２－９不锈钢和Ｔｉ６Ａ１４Ｖ合金更好的??骨组织结合能力，如图１．４所示。因此，高氮钢作为骨科、介入科等植入器械用??生物材料具有广阔的应用前景。??１２?｜?｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??？?ＨＮＳ－１?？?Ｃｒｌ４Ｍｎｌ７Ｍｏ４Ｎ０．５５??ＩＩ?－?ａ?＜?ＨＮＳ－２?Ｃｒｌ４．５Ｍｎｌ８Ｍｏ３．５Ｎ０．４５?－??▲?ＨＮＳ－３?▽?ＣｒＩ９．５Ｍｎｌ５Ｍｏ３ＮＯ．７５??１０?－?？?Ｏ?ＨＮＳ－４?Ａ?－??￥?＊?Ｐ９（Ｘ）?ｉ?ｙ??芝?９?＿?？?Ｐ２０００?Ｉ?？?，＿??ｃ?？?ＢｉｏＤｕｒｌＤＳ?＊?／??ｓ?？??８?－?ａｕｓｔｅｎｉｔｅ?▲巍?Ｚ?－??§■??２?，?ＩＳ?＝０．９８Ｃｒ?－１２．４?Ａ??ｇ?７?－?＾?ｃｑ?－??ｉ??＾?＜＞?－?．?７?－??？?？?ａｕｓｔｅｎｉｔｅ?＋?ｆｅｒｒｉｔｅ??５?－?ｙｇ?－??４?ｔ?ｉ?／±?ｉ?ｉ?ｉ?ｊ?？??１５?１６?１７?１８?１９?２０?２１?２２??Ｃｈｒｏｍｉｕｍ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?（ｗｔ％）??图１．３修正的髙氮钢组织预测相图ｍ??Ｆｉｇｕｒｅ?丨．３?Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ＨＮＡＳＳ１２６１??目前，己有部分高氮不锈钢植入产品进入市场并造福患者。美国的Ｚｉｍｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高氮奥氏体不锈钢的临界点蚀温度及Cl-浓度对其的影响[J]. 郭一二,梁平,迟嘉鹏,逄旭光,史艳华,秦华,李飞. 腐蚀科学与防护技术. 2018(06)
[2]Acta Metallurgica Sinica（English Letters）[J]. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(02)
[3]High nitrogen nickel-free austenitic stainless steel:A promising coronary stent material[J]. YANG Ke*,REN YiBin & WAN Peng Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China. Science China（Technological Sciences）. 2012(02)
[4]Effect of Grain Size on Mechanical Properties of Nickel-Free High Nitrogen Austenitic Stainless Steel[J]. LI Hua-bing JIANG Zhou-hua ZHANG Zu-rui YANG Yan (School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,Liaoning,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2009(01)
[5]冷变形对高氮奥氏体不锈钢组织与力学行为的影响[J]. 王松涛,杨柯,单以银,李来风. 金属学报. 2007(07)
[6]金属亚稳态孔蚀行为的电化学研究[J]. 左禹,王海涛. 腐蚀科学与防护技术. 1999(01)
[7]生物材料的研究和展望[J]. 刘洪刚,程国安. 自然杂志. 1998(06)
博士论文
[1]桥梁缆索用冷拔珠光体钢丝微观组织表征及力学性能研究[D]. 郭宁.重庆大学 2012
本文编号：3571921
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