润滑与密封

作者：熊芹，张亚丽，史文，刘瑞娟，杨抒，靳忠民

单位：西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所,,西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所,,嘉思特医疗器材(天津)股份有限公司,天津市骨植入物界面功能化与个性研究企业重点实验室,,西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所,,西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所,,西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所,

关键词：锆铌合金;高交联聚乙烯;磨损测试;磨屑分离;磨屑特征

基金：国家自然科学基金项目（52275215;52035012）;四川省自然科学基金项目（2022NSFSC1940）

传统人工髋关节为钴铬钼-超高分子量聚乙烯配副，其聚乙烯磨屑导致的无菌性松动是假体失效的重要原因。氧化锆铌合金（Zr-2.5Nb）综合了金属和陶瓷的优点，作为新型人工髋关节假体材料能有效减少聚乙烯的磨损，从而延长人工关节假体的使用寿命。为揭示新型人工髋关节假体材料Zr-2.5Nb的磨损机制，针对氧化锆铌合金-高交联聚乙烯配副（Zr-2.5Nb-HXLPE），在髋关节模拟机上进行500万次的磨损循环测试，利用酶化法分离提取得到不同磨损周期下润滑液中的HXLPE磨屑，并进行磨屑特征分析。磨损测试结果表明，HXLPE内衬的体积磨损率为（8.21±4.34）mm3/million cycles，HXLPE内衬的磨损形貌多为抛光和点蚀，并伴有多方向的划痕和犁沟。磨屑分析结果表明，磨屑数量基本在1010量级；磨屑尺寸均为微纳米级别，主要集中在0~0.4 μm范围内，小部分在0.4~1.0 μm内，极少磨屑尺寸大于1.0 μm；磨屑形状以圆状和椭圆状居多，纤维状磨屑较少。Zr-2.5Nb-HXLPE配副的磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损，其中黏着磨损占主导地位。

来源：2025年第1期

《润滑与密封》期刊编辑部

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