模拟体液环境中医用钛合金的长寿命腐蚀疲劳损伤机制与寿命预测

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11302142
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0812.实验固体力学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Titanium-based implants are subjected to the interaction of cyclic load and the corrosive environment. Several reports indicated that fatigue-related mechanisms are responsible for the most part of mechanical failures of implantable medical metallic components. Therefore, in order to ensure its performance and reliability, this biomaterial should be tested to evaluate the in?uence of the human body environment on its long-term performence. In this project, taking the initiation and development of failure, damage cumulated effect and its evolution rule as the route, the long life corrosion fatigue performance including fatigue strength and fatigue crack propagation of biomedical Titanium alloys cycled in simulated body fluid is studied systematically. The relationship between stress and fatigue life (S-N) will be quantitatively illustrated. A reliable prediction model of fatigue life will be proposed based on full understanding of corrosion fatigue crack initiation and propagation mechanisms and damage evolution rules. The effect of environment (PH value, loading frequency and stress ratio) on the corrosion fatigue behaviors of Titanium alloys will be investigated. Furthermore,the effect of hybrid surface nanocrystallization with different treatments on the long term corrosion fatigue performance of biomedical Titanium alloys will be analyzed to explore an optimum method.
钛合金植入物在服役期间要承受生理环境的腐蚀与疲劳载荷的长期作用而导致腐蚀疲劳失效,为了保证植入材料的可靠性和安全性,需要对其在服役生理环境中的长期服役力学行为进行评估和寿命预测。本项目以交变载荷作用下医用钛合金在生理环境中失效破坏的成因和发展、损伤累积效应以及演化规律为主线,通过对医用钛合金在模拟体液环境中的长寿命腐蚀疲劳性能和疲劳裂纹扩展行为进行系统试验研究,定量描述应力寿命(S-N)关系,阐明腐蚀疲劳裂纹萌生和扩展机理、损伤演变规律,建立合理的寿命预测模型。并研究环境(PH值、载荷频率、应力比)变化对医用钛合金腐蚀疲劳性能的影响规律。另外,对医用钛合金表面进行不同方式混合纳米化,寻求提高钛合金生理环境中长寿命腐蚀疲劳性能有效的处理方式。

结项摘要

钛合金植入物植入人体后,在长期服役过程中,面临着交变载荷与生理环境的相互作用,其高可靠长寿命的验证和评价已成为迫切的工程需求。本项目首先针对长寿命疲劳加速试验方法和技术问题,研发了腐蚀环境下的拉压载荷超声加速长寿命疲劳试验系统,打破国内不能对材料1E7周以上交变载荷循环后的腐蚀环境进行试验研究的局面,为项目的开展提供了实验平台。继而利用研制的系统,重点针对常用的医用Ti-6Al-4V合金,开展了空气和模拟生理环境(模拟体液和生理盐水)中的长寿命疲劳研究,获得了应力寿命(S-N)关系、疲劳裂纹萌生和扩展机理,提出了一个描述裂纹扩展驱动力和阻力随裂纹长度变化的模型,同时分析了材料表面处理(打磨、抛光、表面纳米化和缺口)、生理环境预腐蚀、PH值的影响,获得相应的影响规律,探索了提高钛合金疲劳性能的表面处理方式;另外,针对新型的医用钛合金(Ti-6Al-7Nb和TAMZ),进行了模拟生理环境中的长寿命疲劳行为的测试与分析,获得了S-N关系、疲劳裂纹萌生机理。获得的成果可为评价医用钛合金的可靠性和安全性以及进一步研究钛合金植入物在长期服役生理环境中的疲劳行为提供参考和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Q345B及其焊接接头的低周疲劳行为和寿命预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    MATERIALS RESEARCH INNOVATIONS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    You X.;Liu Y. J.;Khan M. K.;Wang Q.Y.
  • 通讯作者:
    Wang Q.Y.
AA6061搅拌摩擦焊接接头厚度方向超高周疲劳行为变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Fatigue
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    JF Dong;QY Wang;D Wagne;CBathias
  • 通讯作者:
    CBathias
高温超声拉压疲劳试件设计与温度自动控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    实验力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李久楷;刘永杰;王清远;侯方
  • 通讯作者:
    侯方
Ti-6Al-4V在模拟体液中的超高周疲劳裂纹萌生与扩展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    实验力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘永杰;张宏;杨昆;王清远
  • 通讯作者:
    王清远
表面纳米化对AISI310超高疲劳行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structrues
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    YJ Liu;QY Wang;YS Pyun;R Kayumov
  • 通讯作者:
    R Kayumov

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其他文献

焊接接头超高周疲劳实验研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘永杰;何超;方冬慧;王清远
  • 通讯作者:
    王清远
应用iTRAQ定量蛋白质组学技术筛选无乳链球菌鱼源株与人源株差异表达蛋白
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    冯仲科
羊口疮病毒B2L基因DNA疫苗载体的构建及其在BHK-21细胞中的表达
  • DOI:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘湘涛
中德合作项目“动物病原菌毒力岛
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    陆承平;刘永杰;姚火春;范红结
  • 通讯作者:
    范红结

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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