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医用304不锈钢研究的最新进展不锈钢除尘灰的实验研究

时间:2021-04-27 06:43:50 来源: 点击:

医用不锈钢由于具有良好的生物相容性、力学性能、耐体液腐蚀性能、优良加工成型性能和低廉的成本,已经成为临床广泛应用的医用植入材料和医疗工具材料。医用不锈钢与工业用不锈钢不同,要求其保持优良的耐蚀性能(包括耐晶间腐蚀、应力腐蚀等局部腐蚀),从而防止植入器械过早失效,减少有害金属离子溶出,保证不锈钢植入器械临床应用的安全性。因此,医用不锈钢主要采用具有最佳耐蚀性能的奥氏体不锈钢作为植入材料,目前临床上大量应用的主要是Fe-Cr-Ni-Mo成分体系的316L、317L等具有稳定奥氏体结构的不锈钢材料。

但是,由于奥氏体不锈钢的强度相对较低,弹性模量较高,钢中一般含有10%以上的镍元素,与目前临床应用的其他结构材料相比,面临越来越大的挑战。因而发展新型医用不锈钢,进一步提高医用不锈钢的使用性能,具有重要的现实意义。目前,国内研究机构已开发出高氮无镍奥氏体不锈钢、抗菌不锈钢、心血管支架用抗ISR(支架内再狭窄)不锈钢等一系列新型医用不锈钢。

高氮无镍奥氏体不锈钢性能优异

针对不锈钢含有镍元素可能带来的危害,研究开发低镍和无镍医用奥氏体不锈钢已经成为国际上医用不锈钢的一个主要发展和应用趋势。氮(N)具有强烈稳定钢中奥氏体结构的作用,因此利用(氮+锰)来代替不锈钢中的镍元素,即可稳定奥氏体结构,又可显著提高不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能,成为发展无镍型奥氏体不锈钢的主要方式。列入美国材料标准中(ASTM-F2229)的高氮无镍不锈钢(Fe-21Cr-22Mn-1Mo-1N)已经开始应用在欧美医疗市场,并用于替代Cr-Ni系列不锈钢来加工骨固定器械和手术工具。

我国在这方面的研究也取得了重要进展,开发出了一种新型医用高氮无镍奥氏体不锈钢(Fe-l7Cr-14Mn-2Mo-(0.45~0.7)N),已获得国家发明专利,同时,还颁布了外科植入用高氮无镍奥氏体不锈钢的企业标准(QKJ.05.10-2008)。大量研究表明,与316L不锈钢相比,这种新型高氮无镍不锈钢具有更优异的力学性能,拉伸强度、疲劳强度和耐磨性等提高2倍以上,不锈钢加工厂,塑性相当,同时耐点蚀性能和抗凝血性能也明显提高。该高氮无镍不锈钢的力学性能具体见下表。

抗菌不锈钢应用前景广阔

数据显示,在美国,每年就有多达200万例的院内感染发生,其中有100万例的院内感染是因植入医疗器械而引发。在英国,每年因治疗植入医疗器械引发的细菌感染须要花费700万~1100万英镑。而且,随着越来越多的耐药细菌出现,对细菌感染的治疗愈加困难。为此,2011年我国卫生部、总后勤部制订下发了《2011年抗菌药物临床应用专项整治活动方案》,决定在全国、全军范围内开展抗菌药物临床应用的专项整治活动。可以预见,未来在我国医疗领域,抗菌不锈钢的应用将越来越广。

抗菌不锈钢是在医用不锈钢化学成分的基础上添加抗菌元素,并经过适当的抗菌热处理而赋予不锈钢杀菌功能。进一步的研究表明,抗菌不锈钢可强烈抑制在其表面形成细菌生物膜,进而可抑制由细菌生物膜而引起的感染发生。因此,含铜抗菌不锈钢有望在骨科、口腔科等硬组织修复和替换,以及心血管支架介入等医学临床领域中发挥其独特的抗菌性能和必要的力学承载能力。

各种不同类型的不锈钢正在日益广泛和成功地用于各种不同的海洋环境中。必需指出,在海水中不锈钢要长期免于腐蚀需要复杂的防腐工程技术和大量投资。奥氏体和马氏体不锈钢很久以来就用于航海动力装置上的过热器管道以及透平机叶片。在这些装置中要保持低氯化物含量是很不容易的,因为航海动力装置的应用技术与一般发电装置的基本原理并无差别。不锈钢也正在用于远洋商船上的大容量化学容器,其使用情况在某些方面与陆地化工厂的使用条件截然不同。

大多数不锈钢牌号在海洋条件下应用都能得到满意的结果,但不同牌号则对应力腐蚀开裂表现敏感。以410型为代表的马氏体钢和430型为代表的铁素体钢,在海洋条件下,数月内便会生锈。这种均匀锈蚀可通过机械打磨加以去除。比较受欢迎的不锈钢是奥氏体不锈钢,因为它的抗锈蚀能力较强(但由于应力腐蚀开裂则例外)。随着时间迁移,奥氏体不锈钢也会发黑。如果由于美观或其它方面的原因,这种发黑也可以通过打磨去除。不锈钢在海水中很少会产生均匀锈烛,所以在实际使用中可不必担心。

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推进器海洋上的拖轮和其它船只上的推进器可由铸造不锈钢CF-8(相当干304型不锈钢)制成。当船只不航行时,从推进器主轴通过轴承到船体,构成一个导电的金属回路。相当于成分为410型不锈钢的铸造推进器也经常披选用,并在其它方面得到广泛应用如用于破冰船等。

近代不锈钢技术的发展,已开始采用复相奥氏体-铁素体不锈钢20Cr-8Ni-3.5Mo来铸造远洋巨轮上大型推进器(重达3000kg)。316l不锈钢板

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