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。

这项研究的设计目的是评估多晶氧化铝和单晶蓝宝石的断裂行为和腐蚀特性，以揭示在活体中实际植入氧化铝所必需的各种特性，并长期使用。此外，评估了乳酸林格溶液中的腐蚀行为和静态疲劳特性，该溶液是一个更接近生物环境的环境，并经过了全面检查蓝宝石（氧化铝）作为生物材料的可能性，并获得了以下结论。 1）了解乳酸林格溶液中腐蚀损失的程度，这是一个更接近生物学环境的环境，并将其与盐水和纯水中的腐蚀行为进行比较，据揭示，乳酸林格的溶液是一种残酷的腐蚀环境，用于多晶氧化铝和多种晶体层材料，但它不包含一个腐蚀的环境，但它不包含一个腐蚀性，它确实是腐蚀的，它确实是腐蚀的。 2）与单晶蓝宝石相比，通过电子平衡检测到的腐蚀减肥趋于略高，但没有发现明显的差异。然而，在多晶蓝宝石中，观察到沿晶界深处渗透深深的腐蚀特征，表明腐蚀损伤可能对降低强度产生重大影响。 3）使用图像分析进行定量评估表明，在多晶氧化铝中，静态疲劳和裂纹进展的区域缓慢地显示出晶界断裂率为80％或以上，表明晶间腐蚀在静态疲劳裂纹生长中的作用重要性。 4）对具有C（0001）平面，A <1120>方向，M（1010）平面，A <1120>方向，A（1120）平面和R <1102>方向的三种类型的单晶蓝宝石测试样品进行了钻石压力测试。使用光学显微镜测量所得的压痕对角线和裂纹长度，并通过IF方法评估每个表面的断裂韧性值K_ <ic>，并且证明R（1012）平面<m（1010）平面≒≒a（1120）平面和C（0001）平面之间存在幅度级关系。