医用钛合金的发展及研究现状

纯钛及其合金以其与骨相近似性的弹性模量、良好的生物相容性及在生物环境下优良的抗腐蚀性等在临床上得到了越来越广泛的应用；综述了医用钛合金的发展和研究现状，阐述了钛的生物相容性原理，同时简单评述了钛及其合金表面改性与钛基复合材料的研究现状，分析表明：纯钛及其合金具有出色的生物相容性主要归功于表面附着的氧化层；β型钛合金与α/α β型钛合金相比，具有较高的耐磨性，是一种很有前途的外科植入用钛合金；寻求更为理想的表面改性工艺从而获得高质量的涂层，或将生物活性相添加进钛合金基体中制备成复合材料是提高医用钛合金生物活性的两种有效途径。     

医用钛合金骨移植材料的研究现状

纯钛及钛合金以其优异的生物相容性、抗腐蚀性及与骨相近的弹性模量,在医学领域中获得了越来越广泛的应用.综述了医用钛合金骨移植材料的发展现状,并从抗磨损、耐腐蚀及生物活性3方面阐述了钛及其合金的表面改性技术.     

粉末烧结制备的生物医用多孔钛合金的力学性能

钛及钛合金由于具有优秀的抗腐蚀性、生物相容性、低密度和高的比强度等特性,而被应用于生物医学方面.然而,与人骨相比,钛合金的杨氏模量较高,可达100 GPa～110 GPa,而人骨的杨氏模量只有10 GPa～30 GPa.此外,人骨的拉伸强度、压缩强度和抗弯强度都比钛及钛合金低得多.这些力学性能上的差异使得植入件和骨的界面处成为体内负修复和骨治疗时的裂纹源.如果将钛及钛合金的杨氏模量降低到与人骨的相近,那么这些问题就不存在了.降低钛及钛合金的杨氏模量有2种途径:①是合金化;②是制备多孔材料.本研究将从这2点出发开发低模量的钛合金.     

钛合金在生物医药领域应用现状和展望

正钛(Ti)和钛合金由于具有比强度高、弹性模量低、耐蚀性强以及生物相容性好等优良的综合性能,被视作是继不锈钢、钴铬合金之后用于人体组织修复和替代的一种理想外科植入材料,广泛应用于植介入材料、手术器械、医疗装置、制药设备等生物医药领域。一、生物医用钛合金的种类与特性1.生物医用钛合金的种类作为生物医用的钛及钛合金主要分为以下几种。(1)纯钛纯钛是单相(α相)组织,不     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金碱处理表面生物活性陶瓷改性

钛合金作为外科植入材料是近年研究和应用的热点,但纯钛的力学性能较差,Ti-6Al-4V ELI合金含有毒性元素V,均不是理想的材料.最近,日本开发的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNrrZ)β钛合金,其弹性模量较低,可通过机械热加工控制其力学性能,在医用领域有巨大的应用前景.但该合金的生物相容性还稍有不足,直接与骨结合的生物活性很差,因此有必要对其进行表面改性处理研究.     

形状记忆钛合金在生物医用领域的研究进展

正钛及其合金具有优良的生物相容性、力学性能和抗腐蚀性能,使其适于作为生物医用材料使用。钛首次被引入医学领域可追溯到20世纪40年代;随后,有学者报道了利用纯钛来制造植入物器械。20世纪60年代Buehler等人发现了钛镍(TiNi)合金的形状记忆效应,此后,镍钛合金被广泛应用于生物医学领域的各个分支。20世纪70年代,Baker首次报道了β型钛合金在特定条件下的形状记忆效应,这一效应更加拓宽了钛合     

Ti-35Nb-7Zr/10CPP生物复合材料微观组织与性能研究

添加了占钛合金基体10%(质量分数)的焦磷酸钙(CPP)生物活性陶瓷粉末,利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Ti-35Nb-7Zr/10CPP生物复合材料,研究了其物相组成、微观组织形貌、元素分布、力学性能以及生物活性等。结果表明,该复合材料主要由β-Ti相基体、少量的α-Ti相及金属-陶瓷相(CaO、Ti2O、CaTiO3、CaZrO3、TxPy)组成;复合材料具有较低的压缩弹性模量(46 GPa)和较高的抗压强度(1 434 MPa),显示了良好的力学相容性;与Ti-35Nb-7Zr合金相比,复合材料在人工模拟体液(SBF)浸泡7d后表面生成了大量的类骨磷灰石层,显示出良好的生物活性。     

二元系β钛合金变形时的弹性行为

β钛合金具有生物适应性以及低的弹性模量,适用于人工骨等植入物.β钛合金的弹性模量,当由淬火生成α′或α"马氏体相组成时显示极小值,当生成共格ω相组成时显示极大值,当生成非共格ω相组成时再次显示极小值.人骨的弹性模量约为20GPa,现在已开发了40GPa的低杨氏模量合金.     

碳/碳复合材料表面改性及其生物响应特性

碳/碳复合材料继承了碳材料固有的生物相容性,它具有优异的力学性能,特别是它的弹性模量与人骨相当,是一种具有潜力的骨修复和替代生物材料.但是由于碳/碳复合材料为生物惰性材料,其与骨组织表面仅仅是机械结合,通过表面改性,可在其表面构筑生物活性涂层以提高其生物活性和减少碳颗粒的释放.本文在综述了碳/碳复合材料表面生物活性涂层制备方法及其生物学响应特性的基础上,分析了目前研究中存在的问题,提出一些解决的办法,并展望了其发展前景.     

Ti35Nb7Zr-xHA生物复合材料的微观组织与性能研究

为了改善Ti-Nb-Zr合金的生物活性,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了不同羟基磷灰石(HA)含量的Ti35Nb7Zr-xHA(x=0、5、10、20(质量分数,%))生物复合材料,研究了HA含量对复合材料微观组织、力学性能及体外生物活性的影响。结果表明,复合材料主要由β-Ti、α-Ti、HA及陶瓷相(Ti_xP_y、CaTiO_3、Ti_2O、CaO)组成;HA含量增加会导致β-Ti减少而α-Ti和陶瓷相明显增多;与Ti-35Nb-7Zr合金(E:45GPa,σ:1 736 MPa)相比,HA含量为5%和10%时,复合材料的抗压强度分别为1 662MPa和1 593MPa,弹性模量分别为48GPa和49GPa,综合力学性能与Ti-35Nb-7Zr合金接近,展现出良好的力学性能,而过高的HA含量(20%)会导致复合材料弹性模量明显升高(E:55GPa)、抗压强度急剧下降(σ:958 MPa),复合材料的力学性能降低;体外生物活性实验表明,加入10%HA的复合材料在人工模拟体液(SBF)中浸泡7d后表面生成了大量的类骨磷灰石层,与Ti-35Nb-7Zr合金相比,其显示出更优异的体外生物活性。     

Ti/HA生物复合材料的研究进展

钛系医用合金虽然生物相容性较好,在医学领域得到推广应用,但其主要问题是生物活性及耐磨性不理想,容易被磨损或粘住。钛合金和羟基磷灰石(HA)的复合成为生物医用材料的研究热点。综述了近年来Ti/HA生物复合材料的常用制备方法及优缺点,总结了Ti/HA复合材料的研究现状及存在的问题。另外,指出了钛掺杂HA不仅可解决有害的涂层-金属界面层的问题,而且具有杀菌的功效。     

热处理对Ti-Nb-Zr合金不同相演变的影响

钛及钛合金具有一系列优良的性能,如高比强度、良好的生物相容性、相对较高的抗疲劳性能及血液相容性,在整形、牙科及心外科作为植人材料得以应用.常用的有Ti-6Al-4V合金和Ti-6A1-7Nb合金,它们相对于人骨有较高的弹性模量,长期植入会向人体内释放有毒离子.而富含β相、模量低且不含有毒元素的Ti-Nb-Zr合金则成为良好的替代合金.     

生物医学钛合金的研究现状及发展趋势

1 引言 在常用外科植入材料(如不锈钢、Co—Cr合金、纯钛和钛合金)中,钛及钛合金因具有优良的生物相容性、耐蚀性、力学性能和加工性能,且价格比贵金属医用制品低廉,从而成为最吸引人的生物医学金属材料,主要用作人工膝关节、股关节、齿科植入体、牙根及义齿金属支架等。与不锈钢及钴铬钼合金等相比,钛材表面能形成稳定的钝化膜,因而在体液中不溶解、不产生有害物,与人体组织有良好的亲和性。植入骨组织后能与活性骨组织融合,使用安全。Ti—6Al—4V合金作为     

有机-无机杂化材料在骨修复中的应用

已经应用于临床的骨修复材料主要是生物活性陶瓷和金属如钛及其合金制成的生物材料,它们能与生物骨结合但与人体松质骨相比弹性模量高且柔韧性较低.需要研究1种具有与天然生物骨相类似力学性能的生物活性材料.目前制备这种材料的方法有溶胶-凝胶法、共混法、插层复合法.已分别用明胶、PDMS、PTMO及MPS与无机系统合成了生物活性的有机-无机杂化材料.其今后主要发展方向在于有机成分的引入以达到最佳的柔韧性和力学强度以及作用机理的研究以提高生物活性.     

冷热循环处理对钛基非晶合金摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

钛合金的耐磨性较差,在钛合金活动部件表面制备钛基非晶合金涂层是一种保持钛合金优势又提升其耐磨性的选择。采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、SEM、摩擦磨损试验机,对冷热循环处理前后钛基块体非晶合金的组织结构与摩擦行为进行比较研究。结果表明:经过冷热循环处理后的钛基块体非晶合金仍然保持着完全非晶态,弛豫焓提升11%。冷热循环处理后钛基非晶合金的平均纳米硬度从6.84 GPa降低到6.59 GPa,平均弹性模量从118.70 GPa降低到103.43 GPa,但硬度与弹性模量的比值增大。冷热循环处理后,钛基块体非晶合金在5 N和10 N的载荷下磨损率减小了约10%。与TC4合金相比,其在5 N和10 N载荷下的磨损率分别减小了20%和50%。TC4合金由于硬度较低,呈现较为严重的黏着磨损。冷热循环处理后,钛基非晶合金的磨损机制从铸态的磨粒磨损为主向磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用转变,且随着载荷的增大,黏着磨损减轻,磨粒磨损占据主导。因此,冷热循环处理是提升钛基块体非晶合金摩擦学性能的一种有效方法。     

生物医用钛合金材料的研究、开发与应用

生物医用材料及制品是近30年来发展起来的一类技术附加值最高的高新技术产品,其作用药物不能替代。近10年来,生物材料和制品的世界市场增幅百分率一直保持在两位数左右,发展趋势可与汽车和信息产业相比,正在成长为世界经济的一个新的支柱性产业,而生物材料的研发已成为世界研究热点。钛合金是一种继不锈钢、钴铬合金和TiNi形状记忆合金之后可用于人体软、硬组织修复与替代较理想的外科植入物用首选材料,它先后经过了第一代材料纯钛(α型)和Ti6Al4V合金(α β型)和第二代无钒的α β型钛合金Ti6Al7Nb和Ti5Al2.5Fe以及以β型钛合金为主的第三代新型医用钛合金(如Ti-13Nb-13Zr)的发展历程,其出发点是寻找生物相容性更好(不含对人体有毒的元素)、与人体骨骼力学相容性更加匹配(降低弹性模量、减小对骨组织的“应力屏蔽“)且综合性能优良的钛合金材料。综述了国际上生物医用钛合金的研发历史和现状,重点介绍了国际上正在热点研究的新型β型医用钛合金材料的合金设计、加工制备及其组织与性能控制和在骨科与血管介入领域的应用现状,特别是介绍了我国自主开发的两种新型医用β型钛合金的研究及其相关医疗器械产品研制情况,最后指出了医疗器...     

钛及钛合金仿生表面改性研究进展

钛及钛合金具有较好的生物相容性及优良的机械性能，在临床上得到了越来越广泛的应用。表面生物活性化能够进一步改善其表面性能，提高表面生物活性。本文对钛及其合金的仿生表面改性进行了综述，具体介绍了化学法、促形核剂法、自组装单分子法的活化机理，并对仿生表面改性的发展方向进行了探讨。     

生物医用多孔钛及钛合金的研究进展

多孔钛和钛合金因具有优异的生物相容性、与人骨力学性能匹配良好、可作为植入物材料的优点,而引起了广泛关注。介绍了医用多孔钛及钛合金的产生背景,综述了近几年国内外对生物医用多孔钛及钛合金的制备方法、微结构特征与性能的关系、表面处理的研究进展,并展望了生物医用多孔材料的发展。     

C/C复合材料表面生物活性涂层的研究进展

C/C复合材料继承了碳材料固有的生物相容性,具有优异的力学性能,尤其是其弹性模量与人骨相当,且该材料的三维多孔结构有利于细胞的进入、生长和发育,因此在骨修复和骨替代方面有较好的应用前景。但C/C复合材料亲水性能较差,且为生物惰性材料,因此改性C/C复合材料表面生物活性被广泛研究。本文综述了近年来在C/C复合材料表面制备不同生物活性涂层的研究进展,并提出存在的问题和未来展望。     

医用钛表面生物活性化研究

钛及钛合金具有优良的生物相容性和机械性能,已应用于临床,尤其是用作骨替换与修复材料.但是,钛属于生物惰性材料,不能与骨组织形成化学键合或称骨键合.通过表面改性可使其在生理环境具有诱导羟基磷灰石在表面自发生长的能力,即生物活性化.这是当今生物医用材料研究的热点领域之一.本文评述了钛表面生物活化的研究现状,简要总结了本课题组在这方面的研究工作.