医用植入物β型钛合金的力学相容性

β型钛合金具有强度高、低模量、无细胞毒性而备受关注.从医用植入物β型钛合金与人体骨骼的力学相容性角度,系统地阐述了β型钛合金的力学性能、合金化、热机械加工处理、组织和性能的关系,并结合当前国内外的研究现状,总结了医用植入物β型钛合金的发展方向.     

生物用β型钛合金的开发

最近几年,钛合金作为替代人体硬组织用生物材料得以广泛的应用．但是,现有的钛及钛合金在力学及生物相容性方面,钛和钛合金虽比不锈钢及Ｃｏ－Ｃｒ系合金等其它金属生物材料的弹性模量低,接近人骨的弹性模量,但α型及α十β型钛合金仍比具有代表性的硬组织致密骨的弹性模量要大,在此使用弹性模量低的β型钛合金较为适宜．最近,不含有毒元素构成的β型生物用钛合金的开发较为盛行．以下就此开发动向加以概述．１生物用β型钛合金种类 目前已开发或正在研制的生物材料如下表所示．（是已作为生物材料使用的合金）表中大致可以分为台高…     

β型钛合金材料的生物相容性评价

通过皮下、肌肉植入试验评价两种β型钛合金材料TLE（Ti-（3~6）Zr-（2~4）Mo（24～27）Nb），TLM2（Ti-（1．5,-4．5）Zr-（O．5～5．5）Sn．（1．50．4）Mo．（23．5～26．5）Nb）的生物相容性。将TLE，TLM2两种新型医用钛合金和对照材料（Ti-6Al-4V）分别植入家兔皮下和肌肉内，依据GB／T16886．6．1997标准，在1，2，6，12，24周作大体观察评价和组织学检查。结果表明：两种β型钛合金材料炎细胞浸润情况与对照材料无明显差异、包膜的厚度比对照材料薄，TLE和TLM2新型医用钛合金生物相容性良好。     

生物医用型β型钛合金的设计与开发

介稳定β型钛合金具有低密度、高比强度、低模量、耐蚀、易加工且生物相容性优良等特点，已成为外科植入件优选的替代材料。本文重点介绍了用于人体硬组织修复与替代材料的介稳定口型生物医用钛合金的设计、熔炼、加工、热处理、显微组织以及表面改性等方面应注意的问题和最新研究进展，并指出了未来的研究发展方向。     

生物用低弹性模量Ti-Nb-Ta-Zr系β钛合金

由于钛及钛合金具有优良的生物相溶性、耐蚀性和高的比强度，作为生物用金属材料越来越受到人们的关注。人们对作为生物材料的钛合金不但要求其成分组成中不含有毒及过敏元素，而且要求其应具有与生物体相适应的力学性能、超弹性以及形状记忆功能，甚至对材料的生物功能化的要求越来越高。因此用陶瓷、高分子等生物活性物质修饰生物材料表面的研究也逐步展开。     

医用钛合金的研究及应用现状

综述了医用钛合金的发展历史,重点介绍了国内外新型医用β钛合金的研发现状,以及钛合金作为骨与关节替代物、牙科植入物、颅骨修复植入物、心血管修复材料等在临床治疗中的应用情况。指出,我国在医用钛合金的开发与应用中存在研究起步较晚,整体水平不高,相关产业基础薄弱,缺乏精细和深加工产品等问题。今后,我国不仅要大力开发低弹性模量的新型医用β钛合金,还要加快医用钛合金植入件的产业化发展,从而促进医用钛合金的应用。     

医用低刚度β型钛合金的研发

近年来 ,医用钛合金的研发趋势是开发具有良好机械加工性能的无毒无过敏元素的低刚度 β型钛合金。日本研究者根据纯细胞毒性、极化抗力数据、生物医用金属材料和纯金属的生物相容性 ,确定了无毒元素为Nb、Ta和Zr。他们根据Morinaga等人开发的d电子合金设计法确定候选合金成分 ,根据 3次电弧熔炼的实验室规模铸锭 (约 45 g)拉伸试验结果 ,开发了医用低刚度 β型钛合金Ti 2 9Nb 13Ta 4 6Zr ,并研究了该实用型合金的机械性能和生物相容性。熔炼与加工　 2 0kg级Ti 2 9Nb 13Ta 4 6Zr铸锭采用悬浮铸造法制备。铸锭先在95 0℃后在 85 0℃下…     

生体用钛合金的开发

生物医学用Ti-Nb-O合金 Ti-Nb合金可通过适当的选择成分而得到适合于人体硬组织的低弹性模量β钛合金,但是β相自高温冷却到室温时往往会形成亚稳定的变温ωath相,这就妨碍了钛合金的低弹性模量化.因为间隙型元素氧有抑制ωath相形成并有固溶强化的效果,故而研究了添加氧的Ti-Nb合金的显微组织和力学性能.     

生体医用钛合金的开发

低弹性模量高强度β型TiNbSn合金采用高纯钛、铌和锡金属原料在氩气氛中电弧熔炼,制备了成分为Ti-35%(质量)Nb-4%(质量)Sn和Ti-35%(质量)Nb-7·9%(质量)Sn的两个Ti-Nb-Sn合金。铸成钮扣状合金锭,经过固溶热处理后冰水淬火,冷轧成1·0mm厚的板状试样。用差示扫描量热器测定马氏体转变温度,用X射线衍射和光学显微镜观察显微组织。使用X射线织构测角器检验试样的织构。用尺寸为10×50×1mm的试样主要运用自由谐振法测量了室温下的动态杨氏模量;运用拉伸试验于不同温度(233~423K)下测量静态杨氏模量。研究结果表明:(1)Ti-35Nb-4Sn合金冷…     

The Beta Titanium Alloys

The beta titanium alloys offer many advantages in terms of processing, mechanical properties, and low cost of fabricated components compared to conventional titanium alloys. However, in the past, melting difficulties, reproducibility problems, and the conservatism of designers resulted in only one major application—on the SR-71 “Blackbird,” Mach 3+ surveillance airplane. This paper discusses the characteristics of the beta titanium alloys— from melting, through processing, to final microstructure and mechanical properties— and suggests that with recent advances the time is now ripe for the titanium community to successfully fend off competition from other materials by making increased use of this alloy class.*     

生体相容性好的钛合金的开发

下表列出了直到现在所开发成功的一系列生体用钛合金 ,并且是按其发明年代的先后依次排列的。纯钛和α β型双相钛合金Ｔｉ 6Ａｌ 4ＶＥＬＩ合金或Ｔｉ 6Ａｌ 4Ｖ合金 ,最早仅作结构材料使用 ,后来也被用作生体材料。随后开发了仍然是α β双相型的钛合金Ｔｉ 4Ａｌ 2 5Ｆｅ合金和Ｔｉ 6Ａｌ 7Ｎｂ合金 ,消除了对人体有毒性副作用的Ｖ元素 ,而是采用了Ｎｂ作为置换元素 ,Ｎｂ与Ｖ同样都是 β相稳定化元素但无Ｖ那样的对人体的毒副作用。再以后 ,则开发了既无Ｖ也不加Ａｌ的α β型钛合金Ｔｉ 15Ｚｒ系和Ｔｉ 15Ｓｎ系合金。近些年来 ,开…     

β钛合金强化的技术途径

对β钛合金强化的技术途径,包括合金化、塑性变形、热处理、形变热处理及熔炼等进行了综述。     

块体非晶(玻璃态)合金功能材料

Fe Co Ga P C B铁基非晶合金的软磁性能〔1〕　近年来发现了一系列铁基的多元非晶合金Fe (Al,Ga) (P ,C ,B ,Ge ,Si)和Fe (Nb ,Mo ,Zr ,W ) B等 ,它们具有很大的过冷液相区 (5 8～ 88K)并能用铜模铸造法生产 2～ 6mm直径的非晶态棒材。但这些大块非晶合金含Fe量都少于 73% (原子 ) ,以致饱和磁化强度不高 (<1 1T)。最近开发了含Fe更高的高饱和磁化强度 (1 3T左右 )块体非晶合金Fe75Ga5P12C4 B4 。为了进一步改善这一合金的性能 ,研究了加Co的效果。研究用的合金是由纯铁、钴、镓和预制合金铁碳、铁磷块、纯硼晶体原料配料在…     

形状记忆钛合金

Ni-Ti基高温形状记忆合金 用溅射法制备的Ti-Ni薄膜是制作微型致动器用的材料,Ni-Ti形状记金在回复时产生数百MPa以上的应力并显示数％的回复应变。这种合金如果制成μm级薄膜则可望作为能产生最强力大应变量的微型致动器材料,但是这种致动器只适用于室温附近工作。如果将其相变温度提高,就有可能提高冷却效率并改善其响应性,出于这方面的考虑而研究了Ti-Ni-Pd薄膜的形状记忆特性。     

生体用钛合金

钛材当初仅作为工业材料被开发应用之后才开始转用于医学领域 ,当今已有专门为生物医用材料而进行研制开发的生物医学用钛合金。作为生体材料要求无毒性、无过敏性和良好的生体相容性。钛的工业生产开始于 2 0世纪 4 0年代 ,2 0世纪 60年代开始临床应用于医疗界 ,并主要作为整型外科和外科用材料 ,直到 2 0世纪 80年代之后才应用于牙科。具体的应用有 :固定骨折用的骨夹板和螺钉、人造骨关节承窝的金属外壳、牙科植入物 (牙根 )等等。工业纯钛虽然具有优良的耐蚀性和生体相容性 ,但其强度和耐磨性并不理想 ,因此自从 2 0世纪 80年代以来开发…     

钛及钛合金表面金属电沉积的预处理问题

目前钛及钛合金在国民经济和国防工业上的应用越来越广泛,为了提高和改善其使用特性,需要对其进行表面处理。金属表面电沉积是最常用且比较有效的方法,通过金属表面电沉积就可以提高和改善其功能性、装饰性、耐蚀性以及与涂覆层的结合强度。金属电沉积的关键是预处理问题,而预处理的关键是在其表面形成适宜的"活性膜"。电沉积层的性质取决于电解液的组成以及温度、pH值、电流密度、电沉积时间等因素。