中文摘要：

针对人体体液环境下，生物医学工程对体内植入典型金属材料在耐磨损耐腐蚀方面的要求，综合运用摩擦学、材料学、腐蚀与防护和表面工程学等多学科理论和方法，研究人体植入典型金属材料在腐蚀环境下的微磨粒磨损行为。通过实验研究和理论分析，探索人体植入典型金属材料在腐蚀和微磨粒磨损条件下的行为规律及其与材料性能的相关性，揭示微磨粒磨损和腐蚀的交互作用机理，建立材料的微磨粒磨损－腐蚀机制图及其理论模型。为基于不同体液环境的人体植入材料的选择及其微磨粒磨损－腐蚀防护提供理论指导和实践依据,并达到延长人工假体服役寿命的目的。主要研究内容包括①微磨粒磨损－腐蚀测试方法及技术研究；②人体植入典型金属材料在腐蚀环境下微磨粒磨损行为规律的实验研究；③人体植入典型金属材料的微磨粒磨损－腐蚀微观机理研究；④材料的微磨粒磨损－腐蚀过程控制图、材料行为及流失图、材料优选图和微磨粒磨损－腐蚀理论模型的研究。

结论摘要：

在模拟人体体液环境及关节运动的条件下，通过微磨粒磨损试验、电化学试验及两者的组合，对具有良好生物相容性的 TC4、TZNT和TAMZ三种钛合金及两种涂层（TiN和DLC涂层）的微磨粒磨损和电化学行为规律进行了系统研究。结果表明随着滑行距离、料浆浓度和磨粒直径增大，钛合金的磨损体积增大；随着摩擦配副和磨粒硬度升高，钛合金磨损体积减小。钛合金的磨损机制包括二体磨损、混合磨损和三体磨损三种机制。随着载荷增加，磨损机制由混合磨损过渡到二体磨损，而随滑行距离和料浆浓度增加，磨损机制则从二体磨损向混合磨损和三体磨损机制过渡。钛合金在三体磨损机制下的磨损体积大于二体磨损机制下的磨损体积。钛合金的抗磨作用是通过其表面生成氧化膜（或钝化膜）实现的；三种钛合金均能在模拟体液中形成钝化膜，钛合金钝化膜的耐蚀性能从强到弱的顺序依次为TZNT>TAMZ>TC4。钛合金在模拟体液中的材料流失主要是由腐蚀与磨损的交互作用主宰，且磨损因素是交互作用的控制因素。三种钛合金的耐磨寿命从大到小的顺序为TC4>TZNT>TAMZ。与TC4相比，沉积TiN和DLC涂层的样品耐磨性和耐蚀性均显著提高，材料流失量显著减少。