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。

钛及钛合金的特性、用途纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g/立方厘米，比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K ，比钢高近500K。钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。同时，钛无磁性，不会被水雷发现，具有很好的反监护作用。钛具有“亲生物”性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且没有毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。
中国钛工业于1954年起步，经过试验研究、工业化生产的定点布局、应用推广和不断的技术进步逐步发展起来。特别是21世纪以来，在国家需求的拉动下，在改革开放政策的推动下，中国钛工业更是突飞猛进。2011年是我国“十二五”规划的首年，在这一年里，我国海绵钛和钛加工材的产量继续惯性增长。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计，国内14家海绵钛生产企业2011年总产量为64952t，同比增加了12.4%。根据30家企业的统计，2011年中国共生产钛加工材50962t，同比增长33.0%。