《表2 医用金属材料的疲劳测试频率[22-24]》

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《医用金属材料腐蚀疲劳性能研究进展》

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针对不同应用背景的医用金属材料，医用金属器械的疲劳测试频率汇总于表2[22-24]。加载频率对腐蚀介质中金属材料的裂纹扩展有不可忽视的作用，频率越低，腐蚀介质越有充分的时间发挥作用，腐蚀疲劳裂纹扩展越快。不同植入部位的医疗器械所采用的方法、介质、加载波形等有较大差异。以口腔种植体的腐蚀疲劳测试为例，在模拟临床条件分析其疲劳寿命时，种植体系统需要整体组合为临床使用状态（种植体+基台）后进行相关的分析评价。按照ISO14801:2016标准的要求，种植体腐蚀疲劳所采用的介质为（37±2）℃，若测试频率不高于2 Hz，测试停止循环次数为2×106；若测试频率高于2 Hz，则测试停止循环次数为5×106。这种频率设计是基于以下假设:口腔每天发生2700次咀嚼循环，或每年约106次循环。图2为典型的种植体疲劳测试系统示意图（ISO14801:2016标准），需要注意整体种植体系统与加载力方向之间的角度为（30±2）?。医用金属材料腐蚀疲劳研究常用的介质包括生理盐水、Hanks溶液、DMEM溶液、PBS溶液、SBF溶液等，表3为各种模拟体液的具体组成成分[25]。在腐蚀性介质环境中，疲劳裂纹扩展速率比在惰性介质环境（如空气、真空或其他惰性环境）中高，有时甚至高几个数量级，腐蚀介质的差异性会产生不同的疲劳行为。生物材料疲劳研究中另一个关键因素是加载应力的设计，有学者提出了有效加载应力σeff的概念[26-28]，σeff的定义见式（1），σeff可以规范实验设计方案，其数值由最大加载应力和应力比R来决定，加载应力σeff影响材料的疲劳寿命。