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医用不锈钢特点有哪些
发布者:不锈钢管厂(www.voipepoch.com) 发布时间:2021/3/30 阅读:16

 不锈钢是指一系列在空气、水、盐溶液、酸以及其它腐蚀介质中具有高度化学稳定性的钢种。狭义上把铬(Cr)含量大于12%的钢称为不锈钢。不锈钢表面会自钝化生成一层Fe、Cr氧化物层,该氧化物层能够保护钢表面长久不生锈。

 

 不锈钢大规模商用将近百年,被畅销书《迷人的材料——10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事》评价为“现代社会的缩影”。Leon Guillet于1904年~1906年间研究Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金,随后在1911年,Philip Monnartz发现当Cr含量超过12wt.%时,钢在大气环境中表现出不锈的特质。而真正使不锈钢大规模商用则应归功于Harry Brearley在1912年开发耐磨损的枪管用钢时的无心插柳。1915年,Harry Brearley为他发现的不锈钢申请了专利,随后不锈钢开始了大规模商用,并由此走进千家万户。

 

 按照相组成的不同,不锈钢可分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢四大类。医用金属材料使用的主要是奥氏体不锈钢与马氏体不锈钢。马氏体不锈钢强度高、硬度高,主要被用作外科手术器械。奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性、优异的综合力学性能、易加工成型,且为顺磁性,被广泛应用于医用植入物与非植入医疗器械。其中尤以316L奥氏体不锈钢(国标牌号为00Cr17Nil2Mo2.5)在临床上应用最为广泛,并且被美国试验与材料学会(American Society for Testing and Materials,ASTM)优先推荐。

 

 奥氏体不锈钢无铁磁性是其可作为植入材料的前提。316L不锈钢中最重要的奥氏体稳定元素为镍(Ni),但过多的Ni离子溶出会对人体产生致敏、致畸等严重不良反应。因此,许多国家的医用金属标准逐渐降低了Ni含量。与此同时,目前使用的大多数医用不锈钢的耐腐蚀性能与力学性能也存在问题。据1995年的一份回顾性报道,在50件由于失效而从体内取出的不锈钢植入器件中,42%失效由于断裂,24%失效归因于腐蚀。由疲劳导致的734合金股骨柄断裂不良事件比例仍然较高。这种断裂失效与疲劳裂纹的形核与点蚀坑的形成及其产生的应力集中相关。

 

 基于以上存在的问题,研究者都希望能够开发出无镍且兼具更佳耐蚀性能和力学性能的奥氏体不锈钢。高氮奥氏体不锈钢(High nitrogen austenitic stainless steels,HNASS)是其中一种性能出众的奥氏体不锈钢。它采用氮(N)部分(或全部)替代Ni以获得稳定的奥氏体组织。Speidel等研究表明,lwt.%的N稳定奥氏体能力相当于18wt.%的Ni。此外N的加入还能提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能,特别是耐局部腐蚀能力。同时,N在铁的晶格中作为间隙原子存在,能够明显提升奥氏体不锈钢的综合力学性能。

 
 

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