钛被认为是一种稀有金属,这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰富,在所有元素中居第十位。 钛的矿石主要有钛铁矿及金红石,广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法 或亨特法。钛最常见的化合物是二氧化钛,可用于制造白色颜料。其他化合物还包括(TiCl4)(作催化剂和用于制造烟幕作空中掩护)及三氯化钛(TiCl3)(用于催化聚丙烯的生产)。
钛的发展历史
编辑从发现钛元素到制得纯品,历时一百多年。而钛真正得到利用,认识其本来的真面目,则是20世纪40年代以后的事情了。首先发现的钛矿石是一种黑色沙子叫做钛铁砂,是由格雷戈尔(Reverend William Gregor)在康沃尔于1791年发现的。他分析了它并推断其是由铁和一种未知金属的氧化物组成,并报告给了康沃尔的皇家地质学会。在1795年,德国柏林的科学家克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)研究了一种来自匈牙利的叫做Sch?rl的红色矿石。这是金红石(TiO2)的一种形式,而且意识到这是一种未知元素的氧化物,将此元素命名为titanium(钛)。当他被告知格雷格尔的发现时,他研究了钛铁砂并确认了它也包含钛。直到1910年,工作于美国通用电气的亨特(M. A. Hunter)才制造出了纯净的钛金属,由加热和钠金属实现。
生物医用钛合金分类及性能
生物医用钛合金按材料显微组织类型可分为α型、α+β型和β型钛合金三类。目前临床广泛使用的材料仍以纯钛和Ti-6Al-4V合金为主,但β型钛合金由于更低的弹性模量和更好的生物相容性已成为该领域的研究热点,是最有应用前景的生物医用钛合金。
可以看出, 第二代生物医用钛合金弹性模量明显比一代低 ,合金设计时Nb含量有增加的趋势且都是β型钛合金, Ti-35Nb-7Zr-5Ta 和Ti-29Nb-13Ta-7.1Zr合金具有低的弹性模量55MPa, 与人体骨的弹性模量最接近。因此开发较低弹性模量的生物医用β型钛合金已成为该领域的研究热点。目前国内外研究最为广泛的生物医用超弹性β钛合金是Ti-Nb系超弹性β钛合。