目前，用于骨折內(nèi)部固定的人工植入材料仍以奧氏體不銹鋼居多，如AISI 304、AISI 316L等。因為該材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐蝕性能和成形性能，且成本較低。但植入的固定板由于過大的彎曲會造成斷裂。不銹鋼加工廠家小編了解到在無其它選擇的情況下只能增加固定板的厚度。但這對周圍的軟組織有不利影響。因此為保證足夠的強度需開發(fā)新的材料。本研究擬對316L奧氏體不銹鋼采用固溶氮化處理(即高溫氣體氮化處理HTGN)的方法來改進(jìn)材料的力學(xué)性能和耐蝕性能。

氮的固溶能產(chǎn)生以下有利作用：

(1)強度提高，而塑性降低較少;

(2)馬氏體相變傾向減小;

(3)耐蝕性能，尤其是耐點蝕性能提高;

(4)對人體無害。固溶氮化處理是獲得高氮奧氏體不銹鋼的簡單而有效的方法。但由于奧氏體狀態(tài)時固溶氮量很高。

要達(dá)到完全平衡的固溶狀態(tài)需要很長的時間，尤其是板料較厚時。因此在實際生產(chǎn)中往往采用不完全固溶(即部分固溶)的方法。這就需要了解非平衡固溶的氮對材料性能的影響。在研究中采用不同的固溶時間來獲得不同的非平衡固溶氮量。然后考察處理時間對材料的力學(xué)性能和耐蝕性能的影響。

試驗用鋼的化學(xué)成分(wt.%)為：0.015C、0.46Si、0.79Mn、0.032P、0.001S、12.27Ni、17.0Cr、2.82Mo和0.014N。試驗用錠在900℃熱軋成10mm厚的板料，然后再冷軋成0.6mm厚的薄板。薄板試樣經(jīng)電解拋光后在1200℃進(jìn)行高溫氣體氮化處理。氮氣壓力為0.1MPa。處理時間最長達(dá)36ks。試驗結(jié)果表明，對于0.6mm厚的試樣，達(dá)到氮完全平衡固溶需4.8ks，此時氮含量為0.46 wt.%。

當(dāng)固溶時間增長，屈服強度很快(不到1ks)就能達(dá)到550MPa(這說明僅就達(dá)到一定屈服強度的角度而言，不需要很長的處理時間);而抗拉強度是逐步提高的，完全固溶時達(dá)900MPa，此時的均勻延伸率也達(dá)到最大。完全固溶和部分固溶的材料都顯示了很好的耐點蝕性能。

這說明，只要材料表面吸收了足夠的氮原子，就能改善其耐蝕性能。因此固溶氮化處理的316L奧氏體不銹鋼可能成為制作固定板的高效新材料。但為達(dá)到醫(yī)學(xué)應(yīng)用，還須作長期毒輔作用和耐受性等方面的進(jìn)一步研究。