生物醫用鈦合金
生（shēng）物（wù）醫用材料是指和生物係統相作用，用以診斷、治療修複（fù）或替（tì）代機體中的組織、器官或增進其功能的材料。可分為醫用金屬材料、醫（yī）用高分（fèn）子材料、醫用陶瓷（cí）材料等，其中（zhōng）醫用金屬材料占有很大的比重，特（tè）別是（shì）骨科產品、心（xīn）腦血管產品。
由於（yú）鈦與人（rén）體骨骼接近，對人體組織具有良好的生物相容性、無毒副作用，具有其他材（cái）料無法比擬的優（yōu）勢,所以（yǐ）醫用鈦在醫療領域得到了廣泛的應用。
生物醫用鈦合（hé）金的（de）優勢
生物相容性（xìng）：與人體發生***小的（de）生物學（xué）反（fǎn）應，無毒無磁，作為人（rén）體（tǐ）植入物，對人體無毒副作用。
力學性能：高強度、低彈性模量，既滿足力學要（yào）求，又與人體自然骨彈性（xìng）模量相近，可減少應力屏蔽效應，更有（yǒu）利於人骨的生長愈合。
耐（nài）腐蝕性能：鈦合金為生物惰性（xìng）材料，在人體生理環境下有有意（yì）的抗腐蝕性能，對人體生理環（huán）境不產生汙染。
質輕：一般鈦合（hé）金的密度僅為（wéi）不鏽鋼的56%，植入人體後大（dà）幅（fú）度減輕人體（tǐ）的負荷量（liàng）。
生物醫用鈦合金發展（zhǎn）曆程（chéng）
金屬材料是人類生（shēng）物醫學發展史上***早用於創傷修複和矯形治療的傳統材料。從20世紀30年代起，CoCr合金、不鏽鋼曾先後被用於醫學領域並成為目前傳統的醫（yī）用金（jīn）屬材（cái）料；20世紀 40 年代,性能更優異的生物醫用鈦得到研究並證明了其臨床可行性。生物醫用鈦合金經曆了純鈦與Ti-6Al-4V鈦合（hé）金、改良鈦合金、低模量β鈦合金三個曆程：
1950-1980年（nián）：純鈦首次用於生物醫藥領域，證實了良（liáng）好的生物相容性。Ti6Al4V廣泛用於外科修複或替換材料。
1980-1990年:證實V、Al是對生物體有毒副作（zuò）用的元（yuán）素；開（kāi）發出以Nb、Fe替代V的第二代改良（liáng）新型醫用鈦合金（jīn）。
1990年-至今：90年代初期開發******個（gè）具有更好生物相容性和更低彈性模量的β鈦合金Ti13Nb13Zr,從此開啟了具有優（yōu）異性能的（de）生物醫用（yòng）β鈦合金的（de）開發和使用。
國內研究現狀及（jí）問（wèn）題
我（wǒ）國從20世紀70年代開始醫用鈦合金材料的研究和應用，經過（guò）前期對Ti-6Al-4V 、Ti-6Al-7Nb、Ti-5Al-2.5Fe醫用鈦合金的仿（fǎng）製（zhì）研究，早在1999年西北有色金屬研究院在國內首次（cì）研製出******個具有我國自主知識產權近α型新型醫用鈦合金TAMZ（Ti-2.5Al-2.5Mo-2.5Zr），綜合性能與Ti-6Al-7Nb相當。
在2005年（nián），西北（běi）有色（sè）院又研製出兩種新型高強低模量近β型（xíng）醫用鈦合金TiZrMoNb（TLE）和Ti Zr Sn Mo Nb （TLM）。中科院金屬所也開發出新型低模量近β型鈦合金Ti -24Nb-4Zr-7.6Sn（Ti 2448）。另外，北（běi）京有（yǒu）色院、哈工大、東北（běi）大（dà）學、天津大學等單位也在開展新型β型（xíng）鈦合金的應用（yòng）及相關基礎研究。
基於我國國情，擁（yōng）有約13億人口和6000萬殘疾人的大國，而且我國正步入老（lǎo）齡化社會（huì），為（wéi）此要（yào）提供大量優質的生（shēng）物醫用材（cái）料及器件以供臨（lín）床診治的需要。而我國（guó）在醫用種植體方麵的研究起（qǐ）步較晚，目前人工關節近一半需要進口，而牙科種植體以及一些高端植入物更是90%以上（shàng）使（shǐ）用進口產品，價格（gé）******昂貴，普（pǔ）通工薪階層的百姓難（nán）以承受。因（yīn）此，開發（fā）無毒性、低彈性模量且價格低廉（lián）的（de）新型植入用鈦合金是一個值得研究的課題。
生物醫用鈦合金分類及（jí）性能
生物醫（yī）用鈦合金按材料顯微組織類型可（kě）分為α型、α+β型和β型鈦合金三類。目前臨床廣泛使用的材料仍以純鈦和Ti-6Al-4V合金為主，但β型鈦合金由於更（gèng）低的彈性模量和更好的（de）生物相容性已（yǐ）成為該領域（yù）的研究熱點，是（shì）***有應用前景的（de）生物醫用鈦合金。
表１是各種生物醫（yī）用鈦合金的力學性能。圖1表明各種生物（wù）醫用合金的（de）彈性模量和人體骨彈性模（mó）量的比較。可以看出, 第（dì）二代生物醫用鈦合金彈性模量（liàng）明顯比******代低 ,合金設計時Nb含量有增加的趨勢且都是β型鈦合金, Ti-35Nb-7Zr-5Ta 和Ti-29Nb-13Ta-7.1Zr合金具有***低的彈性模量55MPa, 與人（rén）體骨的彈（dàn）性模量***接近。因此開（kāi）發較低彈性模量的生物（wù）醫用β型鈦合（hé）金已成為該（gāi）領域的研究熱點。目前國內外研究（jiū）***為廣泛（fàn）的生物醫用超彈性β鈦合金是Ti-Nb係超彈性β鈦（tài）合
表1 生物醫用鈦合金的力學性能
圖1 生物醫用合金的彈（dàn）性模量
常用生物醫用β鈦合金
近年來新型β型鈦合金的研發主要Ti-Nb係、Ti-Mo係、Ti-Zr係和Ti-Ta係（xì）合金。（對人體有害的V、Al、Ni 、Cr等元素逐（zhú）步被生物相容（róng）性好的Nb、Zr、Ta、Sn、Pt、Mo等無毒元素取代）已研製成功的部分醫（yī）用低模量的β型（xíng）鈦合金如下圖所示。與其他體係β鈦合金（jīn）相比（bǐ），Ti-Nb係合金的彈性模量較低，更接近人骨的（de）彈性模量，並且不含有毒（dú）元素Al和V，適合作為醫用金屬材料，目前對其研究開展較多。
應用舉例
生物醫用鈦（tài）合金優異生物醫用特性，使其廣泛的應（yīng）用如（rú）下
公司由一群（qún）才華橫溢經驗豐富的熟練操作車、銑（xǐ）、磨、電火花（huā）、線切割、數（shù）控設備操（cāo）作人員（yuán）和經驗（yàn）豐富的模具設計、裝配（pèi）高級工程師組成的員工隊伍，全麵實現計算機輔助設計（PRE/UG./SLIDWORK）及計算機製造加工係統（CAD/CAE/CAM），運用******的製造工藝和完善的質量控製流程，北京鋁合金零件加工,北京軍工零件加工產品質量嚴格（gé）按照ISO9000質量體係標準（zhǔn）執行。
生物醫用鈦合（hé）金未來發展方向
近年來，鈦合金在生物（wù）醫用領域的應用（yòng）呈（chéng）快速發展的趨勢。這也將對鈦合金的性能提出更高的要求，結合國內外當前的研究現狀（zhuàng），得出生物醫用鈦合金（jīn）未來發展方向如下：
相關企業及研究機構
雖然我國生物醫用鈦合（hé）金材料的研究工作已取得了顯著（zhe）的進展,但與歐美等發（fā）達******相比，在鈦合金植入物產品的設計、製造、加工、裝備、表麵（miàn）處理（lǐ）、工藝（yì）水平等（děng）方麵仍存在很大差距。以下（xià）是部分國內外生物醫用鈦合金相關生產企業及研究機構：
國外企業及研究機構 | 國內企業及研究機構（gòu） | |
STRYKER（美國） | 寶鈦集團 | |
Zimmer（美（měi）國） | 英耐特醫用鈦有限公司 | |
德國克魯伯 | 百幕航（háng）材 | |
Terumo（日（rì）本） | 西北有色金屬研究院 | |
Sulzer（瑞士） | 北京有（yǒu）色（sè）金屬研究總院 | |
| …… | 沈陽金屬研究所 |
參考文獻
[1]. 戴世娟，朱運（yùn）田，陳鋒. 新型醫用 β 鈦合金研究的（de）發展現狀及加工方法[J]. 重慶理工（gōng）大學學報，2016,30（4）：28-34.
[2]. C.萊茵斯,M.皮特爾斯.陳振華等譯.鈦與（yǔ）鈦合金[M].北京:化學工（gōng）業（yè）出版社,2005.
[3].公開資料-維基百科，百度百科.
[4]. 張文毓. 生物醫用鈦合金的研（yán）究進展（zhǎn）[J].化學與黏合,2014,35（5）：369-373.
[5]. C.J. Boehlert, C.J. Cowen, J.P. Quast,et al. Fatigue and wear evalsuation of Ti-Al-Nb alloys for biomedicalapplications[J]. Materials Science and Engineering C, 2008,28: 323-330.
[6] 草道英武.金屬鈦及（jí）其應用[M].北京:冶金工業出版社，1989.
[7] 王濤，戴品強，項忠（zhōng）楠, 等.生物醫用Ti-Nb-Sn合金的超彈性[J] .材料科學與工（gōng）程學報,2008,26(6):940-945.
[8]. 李紅（hóng）梅,雷（léi）霆,方（fāng）樹銘,黃光明. 生物醫用鈦合金的研究進展[J].金屬功能材料,2011,18（2）：70-73.
新材料在線商務合作（zuò）
請聯係：王小姐 0755-86060912（9:00-18:30）
點擊閱讀原文下載app
客（kè）服