ON THE CORROSION AND STATIC FATIGUE CHARACTERISTICS OF BIO-CERAMICS

生物陶瓷的腐蚀与静态疲劳特性

基本信息

批准号：
05452128
负责人：
KIMURA Yuji
金额：
$ 3.78万
依托单位：
Kogakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至 1994
项目状态：
已结题

项目摘要

アルミナを現実に生体内に埋め込み長時間使用するために必要である種々の特性を明らかにするために、多結晶アルミナならびに単結晶サファイヤの破壊挙動ならびに腐食特性の評価を意図して本研究を計画した。さらに、生体環境により近い環境である、乳酸リンゲル液中での腐食挙動ならびに静疲労特性の評価を行い、生体材料としてのサファイヤ(アルミナ)の可能性を総合的に検討し、以下の結論を得た。1)生体環境により近い環境である乳酸リンゲル液中における腐食減量の程度を把握し、生理食塩水中ならびに純水中での腐食挙動と比較検討した結果、乳酸リンゲル液は多結晶アルミナならびに単結晶サファイア両材料に対して苛酷な腐食環境であることが明らかとなったが、特定のイオンを含まない脱イオン水の方が腐食環境としてはむしろ苛酷であることが示された。2)電子天秤で検出される腐食減量は、多結晶アルミナの方が単結晶サファイアに比較して多少多くなる傾向が示されたが、明瞭な差異を示さなかった。しかしながら、多結晶サファイアでは、特に、粒界に沿って深さ方向へ入り込んで行く腐食の様相が観察され、したがって、腐食損傷が強度低下に大きな影響を及ぼす可能性が示された。3)画像解析による定量的な評価の結果、多結晶アルミナにおいて、静疲労でき裂がゆっくり進展している領域では80%以上の粒界破面率を示し、静疲労き裂進展における粒界腐食の役割の重要性が示された。4)C(0001)面、A<1120>方向、M(1010)面、A<1120>方向ならびにA(1120)面、R<1102>方向を有する3種類の単結晶サファイア試験片に対してダイヤモンド圧入試験を行った結果、R(1012)面、M(1010)面ならびにA(1120)面におけるき裂生成の可能性が示された。そして、その結果生じた圧痕対角線寸法ならびにき裂長さを光学顕微鏡で測定し、IF法によりそれぞれの面に対する破壊じん性値K_<IC>を評価した結果、R(1012)面<M(1010)面≒A(1120)面<C(0001)面なる大小関係にあることが示された。

这项研究计划评估多晶氧化铝和单晶蓝宝石的断裂行为和腐蚀特性，以明确将氧化铝实际植入生物体并长期使用所需的各种特性。此外，我们还评估了在更接近生物环境的乳酸林格氏溶液中的腐蚀行为和静态疲劳性能，并全面考察了蓝宝石（氧化铝）作为生物材料的潜力，并得出了以下结论。 1）通过了解在更接近生物环境的乳酸林格氏溶液中的腐蚀损失程度，并与生理盐水和纯水的腐蚀行为进行比较，我们发现乳酸林格氏溶液对于多晶都适用然而，事实证明，不含特定离子的去离子水是一个相当恶劣的腐蚀环境。 2）电子天平检测到的多晶氧化铝的腐蚀损失往往比单晶蓝宝石稍大，但没有明显差异。然而，在多晶蓝宝石中，观察到腐蚀沿着晶界在深度方向上进展，这表明腐蚀损伤可能对强度降低产生显着影响。 3)利用图像分析进行定量评价表明，在多晶氧化铝中，在因静态疲劳而裂纹扩展缓慢的区域，晶间断裂面比例超过80%，观察到静态疲劳裂纹扩展时晶间腐蚀作用的重要性。的4) 对于C(0001)面、A<1120>方向、M(1010)面、A<1120>方向、A(1120)面、R<1102>方向三种单晶蓝宝石样品的结果。金刚石压入试验的结果表明，R(1012)、M(1010) 和 A(1120) 面上可能形成裂纹。然后，使用光学显微镜测量所得压痕对角线尺寸和裂纹长度，并使用IF法评价各表面的断裂韧性值K_<IC>，结果表明存在诸如平面≒A的尺寸关系。 (1120)面＜C(0001)面。