蛋白质作用下医用金属材料的腐蚀行为研究进展

基于蛋白质与医用金属间的吸附与螯合作用,综合评述了蛋白质作用下医用金属材料（钛及钛合金、不锈钢、钴基合金、镁合金等）腐蚀行为的研究进展,着重讨论了白蛋白、纤维蛋白原及血清影响下医用金属材料的腐蚀行为及机理,并指出了目前研究中存在的科学问题与未来研究的发展方向。     

Structure and properties of biomedical Co–Cr–Ti alloys

In this work 12 dental Co–Cr casting alloys containing titanium in the range of 4–12 wt.% have been studied. Optical and SEM microscopy show that all samples have similar two phases dendritic microstructure. By means of X-ray diffraction two phases of similar compositions were identified as fcc and hcp Co-rich solid solutions. Hardness measurement reveals that hardness increases with titanium content and the percentage of hardener phase. The corrosion resistance of most as-cast alloys is prominent thanks to the presence of titanium. According to the microstructure, the corrosion resistance and the criterion that the hardness should be close to that of commercial Co–Cr base dental alloys, samples 3–5 can be excellent candidates for biomedical applications.     

外科植入物用新型医用钛合金材料设计、开发与应用现状及进展

介绍了生物医用钛合金材料的定义、分类与基本特性,综述了国内外生物医用钛合金材料的发展历程,针对改善和提高医用钛合金材料的生物相容性和力学相容性问题,重点分析和讨论了医用钛合金在合金设计、显微组织和相变控制以及表面状态优化等方面存在的不足和未来研究方向,最后介绍了新型介稳定β型钛合金在设计、开发与应用方面的最新进展。     

生物医用钛合金的研究进展

钛合金具有较低的弹性模量、优异的耐腐蚀性能和生物相容性,是理想的生物医用材料.综述了医用钛合金的发展过程及新型医用β钛合金的研究现状,以及开发的新合金系列.目前开发的医用钛合金中,Ti-35Nb-7Zr-5Ta和Ti-29Nb-13Ta-7.1Zr合金的弹性模量为55 GPa,与致密骨的弹性模量很接近,与人体骨有较好的...     

钛及钛合金表面纳米管的生物功能化研究进展

钛及钛合金因为其良好的生物相容性和力学性能,作为生物医用材料得到广泛使用。通过表面处理后,可以在钛金属基体表面获得氧化钛纳米管阵列。氧化钛纳米管阵列的管径和长度尺寸可控,通常具有大表面积、强吸附性和超亲水性,可以提高钛及钛合金基体的生物相容性和耐腐蚀性能,为进一步赋予其更多的生物功能性奠定了基础。对钛及钛合金表面纳米管再次表面改性后,可使其具有更好的促进骨整合、抗菌消炎、药物响应可控释放、生物荧光成像等功能,在生物医学领域应用潜力巨大。介绍了钛及钛合金表面纳米管的制备方法,分析了氧化钛纳米管阵列的生物学特性,探讨了纳米管的物理特征对细胞行为的影响,对二次表面改性(包括碱处理、水热处理、电化学沉积、溶胶-凝胶法)影响氧化钛纳米管生物功能性的研究进展进行了综合评述,总结了氧化钛纳米管作为药物载体在药物缓释、响应性释放和疾病检测等生物功能化方面的进展情况,提出了对氧化钛纳米管生物功能化研究的一些问题,并展望了其未来发展方向。     

钛合金激光表面处理的进展及应用

钛及其合金由于质轻、耐腐蚀性能好、强度高、弹性模量低、生物相容性佳和骨整合性优异,已成为应用最广泛的航空航天与生物医学金属材料之一。然而,较低的塑性、低硬度、和耐磨损性能限制了其发展和应用。激光表面处理（LST）技术在不改变材料体积的情况下增强表面性能,成为钛合金表面改性的一种有利手段。综述了利用LST技术对钛及其合金材料进行表面改性的研究进展和应用现状。分析了激光相变硬化、激光表面重熔、激光冲击喷丸、激光表面合金化、激光熔覆和复合LST的机理、工艺参数、表面特性和微观结构。总结了LST在航空航天、医学等领域的应用,介绍了现有的局限性,提出了未来的研究方向,并对LST在钛及其合金材料上的发展趋势进行了展望,以推进LST创新,为钛合金在多领域中的应用开辟新途径。     

钛合金表面织构化与构建生物活性涂层的研究进展

医用钛合金作为临时基质的植入材料对周围新组织的生长具有特殊的诱导作用。针对椎弓根螺钉固定系统对钛合金基材表面机械性能和生物活性的共同需求,表面织构与生物活性涂层对钛合金表面的改性展示出独特的优越性。文中详细介绍了钛合金表面织构化对其摩擦学性能和生物相容性的影响,以及构建生物活性涂层的种类;总结了钛合金表面织构的作用机理,生物活性涂层的改善机制,阐述了表面织构化与构建生物活性涂层各自的局限性,并指出钛合金作为生物医用材料仍需要解决的问题及未来的研究趋势。     

钛合金的应用现状及发展前景

综述了钛合金在航空、生物医学、文体用品及汽车等领域的应用现状 ,并对其发展前景和方向进行了分析     

镁合金表面可降解聚合物改性涂层研发及应用

相比于钛合金、不锈钢、钴基合金等传统生物医用金属材料,镁合金不仅具有生物可降解特性,而且其弹性模量与人体骨骼很接近,不容易产生“应力屏蔽”,被誉为“新一代先进生物材料”。但镁合金在人体降解速率过快,由此产生的力学失稳和过量降解产物在体内的代谢吸收隐患限制了其在外科植介入医疗领域的大量推广应用。而可生物降解或可吸收的天然和合成高分子(聚合物)是全球量大面广的一类质轻、多功效、生物安全性好的生物医用材料,若将其作为可降解镁合金表面的特种防护涂层并解决好两者表界面之间的生物功能性和力学相容性,将是开发先进镁合金材料及其应用的重要发展方向。本文综述了生物可降解的镁基合金表面天然及合成高分子涂层的最新研究进展,并对其未来的研发及应用发展趋势提出展望。     

采用增材制造技术制备的钛合金的高温氧化行为研究进展

钛合金具有良好的力学和化学性能,在航空航天、生物医学和化工等领域得到了广泛应用.介绍了耐热钛合金的发展现状,采用传统工艺和增材制造技术制备的钛合金的抗氧化性能的研究现状,以及近年来对提高钛合金抗高温氧化性能的合金化和表面改性等技术手段的研究进展.展望了进一步改善采用增材制造技术制备的钛合金抗高温氧化性能的研究方向.     

等离子喷涂人工骨涂层材料

等离子喷涂是一种常用的生物医用材料表面改性技术,被广泛应用于钛等金属人工骨的表面改性.为了满足人工骨涂层的临床应用需要,近年来发展了一些新的涂层材料和后处理工艺技术.利用火焰蒸汽处理技术对等离子喷涂羟基磷灰石涂层进行后处理,提高了涂层的结晶度,降低其在体液中的降解.经碱处理的等离子喷涂钛涂层,生物活性有了明显的改善.等离子喷涂硅灰石和硅酸二钙陶瓷是一类不同于传统磷酸钙系的新型生物活性材料,其性能和结构已被初步研究.同时介绍了等离子喷涂人工骨涂层材料在这几个方面的近期研究进展.     

医用钛合金及其表面活化的研究现状

医用Ti合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性,在医学临床上获得广泛应用,但是其耐磨性能和生物活性等方面仍不够理想,耐腐蚀性能也有待于进一步提高.开发具有更佳综合性能的医用钛合金,或对现有成熟医用钛合金进行表面改性是解决上述问题的有效途径.本文综述了医用钛合金的发展及其存在的问题和表面活化研究进展,并对医用Ti合金的表面活化的前景进行了展望.     

激光成形制备生物医用钛合金材料研究进展

激光成形制造技术是在快速原型技术的基础上结合激光加工技术发展起来的一项高新制造技术.它能够通过不同的加工方式调整结构及功能零件的性能,满足复杂致密或者多孔钛合金生物医用材料的成形需求,实现医用钛合金零件的个性化设计和制备,因此在医用钛合金人工肢体和植入体领域方面具有巨大的应用潜力.目前在制备生物医用钛合金材料领域研究较多的激光成形制造技术主要有激光立体成形和选择性激光烧结/熔化.本文综述了这两种激光成形制造在生物医用钛及钛合金制备方面的应用情况和研究现状,并指出了该领域未来的发展趋势.     

The microstructural characterization and simulation of titanium alloys modified with boron

Strength and stiffness of conventional titanium alloys (e.g., Ti-6Al-4V) can be significantly improved while maintaining adequate fracture properties via additions of small amounts of boron. Boron-modified titanium alloys have the potential to expand the usage of titanium and are attractive for a variety of applications in the automotive, aerospace, biomedical, and sporting goods industries. The improvements in the mechanical properties of boronmodified titanium alloys are attributed to the presence of TiB whiskers that precipitate in-situ during processing. Significant progress has been made in representation, modeling, and simulation of microstructure-properties relationships in boron-modified titanium alloys. These findings are reviewed in this paper with emphasis on the latest developments in quantitative characterization, mathematical representation, and computer simulations of microstructures of boronmodified Ti-6Al-4V alloys, and their use in the modeling and simulation of the mechanical response.     

Tensile properties of gas tungsten arc weldments in commercially pure titanium,Ti–6Al–4V and Ti–15V–3Al–3Sn–3Cr alloys at different strain rates

Abstract

The influence of microstructure and strain rate on the mechanical behaviour of three titanium alloys having applications in aerospace, namely, commercially pure titanium (α phase), Ti–6Al–4V (α + β phases) and Ti– 15V–3Cr–3Sn–3Al (β phase) is investigated for both the parent metals and their gas tungsten arc weldments. The results indicate that the tensile strengths of the three as received titanium alloys and their weldments increase with increasing strain rate. However, their elongations decrease with increasing strain rate. The as received Ti–6Al–4V alloy and its weldment, with a mixed α and β phase microstructure, have the maximum strength and microhardness. Commercial purity titanium metal and its weldment exhibit the minimum strength and microhardness. The tough Ti–15V–3Cr–3Sn–3Al alloy and its weldment, having a fully β phase microstructure, appear to have optimum strength and microhardness. The tensile properties of all three titanium alloy weldments are inferior to those of the as received metals.     

金属系牙科材料的应用现状及部分元素的毒副作用

本文对金属纱牙科材料的组成、性能，适用场合，存在问题及发展趋势进行了综合评述。认为汞、镍，铜，铝，铍，铬，钴，钒，钯元素均具有细胞毒性作用，在牙科材料及其它生物医学材料中应尽量避免使用；而元素钛、铌，锆，锡，钼，钽和铁是无毒性元素，可以作为改善生物医学材料力学性能，耐蚀性能及生物相容性的候选元素，为新型牙科合金材料及其它生物医学材料的开发研究提供选材依据。钛合金作为牙科材料是未来牙科材料的发展趋势     

《轻合金的表面工程》著作简介

文中介绍了新书《轻合金的表面工程:铝合金、镁合金和钛合金》的基本内容、重要性以及适宜读者。该书讨论了轻合金的表面失效,介绍了轻合金的各种先进的表面工程技术,并列举了经这些技术处理后的轻合金在运动器材、生物医学及航空工业方面的应用。该书还探讨了激光对轻合金进行表面改性的作用和未来趋势。     

Design and characterization of selective laser-melted Ti6Al4V–5Cu alloy for dental implants

Ti6Al4V–5Cu alloys have potential biomedical applications due to their adequate antibacterial properties. However, the wear and corrosion properties of these alloys are also crucial for dental implants. In the present study, Ti6Al4V–5Cu alloys were fabricated by selective laser melting (SLM). The microstructure and composition of Ti6Al4V–5Cu alloys by SLM were evaluated. The wear properties of the alloys in the simulated saliva environment and the atmospheric environment, as well as the electrochemical properties in the simulated saliva environment, were systematically investigated. The results showed that the crystal structure of Ti6Al4V–5Cu alloys was mainly composed of α-Ti and Ti₂Cu. In the SLM process, no preferred texture was observed due to the complex direction of the heat flux. The formation of Ti₂Cu can improve the strength of the material and make the titanium copper alloy have higher microhardness. Ti6Al4V–5Cu alloy showed a satisfactory wear resistance in both wear media. The addition of Cu reduced the second-phase content of the alloy. Meanwhile, the number of microcells was reduced, which was a positive factor to improve the corrosion resistance of the alloys.     

医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展

医用多孔金属材料,特别是多孔钛及钛合金能够提供与人体骨组织相匹配的力学性能,并促进骨组织长人以提高其与骨的固定度,在人体硬组织修复与替换方面具有广泛的应用前景。重点围绕多孔钛及钛合金的制备方法及适用于其复杂孔隙结构的表面生物活化方法,综述了各种方法在多孔钛及钛合金上的应用现状。目前适用于多孔钛及钛合金制备的技术主要有粉末冶金法、钛纤维烧结法、自蔓延高温合成法、选区电子束熔化技术和选区激光熔化技术,适用于多孔钛及钛合金表面生物活化的技术主要有溶胶凝胶法、仿生矿化法、电化学沉积法和微弧氧化法。多孔钛及钛合金的力学相容性和表面生物活性需要同时满足临床要求,才能进一步扩大其在医学领域的应用范围。     

Recent titanium R&D for biomedical applications in japan

Titanium alloys composed of nontoxic elements are being studied in Japan for use in biomedical applications. The alloys being studied are primarily α + ß- and ß-type titanium alloys. Areas of research include surface treatments to improve biocompatibility and methods of preventing fretting fatigue, a primary cause of failure in biomaterials.