生物医用钛的应用现状
生物医用材料是指和生物系统相作用,用以诊断、修复或替代机体中的组织、增进其功能的材料。可分为医用金属材料、医用高分子材料、医用陶瓷材料等,其中医用金属材料占有很大的比重,特别是骨科产品、心脑血管产品。由于钛与人体骨骼接近,对人体组织具有良好的生物相容性、无副作用,具有其他材料无法比拟的优势,所以医用钛在医疗领域得到了广泛的应用。
生物相容性:与人体发生生物学反应,作为人体植入物,对人体无副作用。
力学性能:高强度、低弹性模量,既满足力学要求,又与人体自然骨弹性模量相近,可减少应力屏蔽效应,更有利于人的生长愈合。
耐腐蚀性能:钛合金为生物惰性材料,在人体生理环境下有有意的抗腐蚀性能,对人体生理环境不产生污染。
质轻:一般钛合金的密度仅为不锈钢的56%,植入人体后大幅度减轻人体的负荷量。
钛含量分布
编辑钛地球表面十公里厚的地层中,含钛达千分之六,比铜多61倍,在地壳中的含量排第十位(地壳中元素排行:氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛),随便从地下抓起一把泥土,其中都含有千分之几的钛,世界上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。地球上有成亿吨的砂石,钛和锆这两种比砂石重的矿物,就混杂在砂石中,经过海水千百万年昼夜不停地淘洗,把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起,在漫长的海岸边,形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子,通常有几厘米到几十厘米厚。钛矿石钛没有铁磁性,用钛建造的核潜艇不必担心磁性水雷的攻击。
发展历程
钛元素发现于1789年,1908年挪威和美国开始用硫酸法生产钛白,1910年在试验室中首先用钠法制得海绵钛,1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛---这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。
中国钛工业起步于20世纪50年代。1954,北京有色金属研究总院开始进行海绵钛制备工艺研究,1956年国家把钛当作战略金属列入了12年发展规划,1958年在抚顺铝厂实现了海绵钛工业试验,成立了中国最早海绵钛生产车间,同时在沈阳有色金属加工厂成立了中国个钛板带加工材生产试验车间。
20世纪60-70年代,在国家的统一规划下,先后建设了以遵义钛厂为代表的10余家海绵钛生产单位;在1967年在洛阳铜加工厂成立了中国首先个钛管棒加工材生产试验车间和第二条钛板带材生产试验车间,直到1972年宝鸡有色金属加工厂建成投产后,洛阳铜加工将工艺资料移交北京有色研究总院,按照冶金部的专业划分,不再承担钛材料的开发试制工作;以北京有色研究总院、沈阳铝镁院、抚顺铝厂、沈阳有色金属加工厂、东北轻合金加工厂、洛阳铜加工厂等单位为主,援建了宝鸡有色金属加工厂和宝鸡贵金属所,从此按照行业划分,以宝鸡有色金属加工厂和宝鸡贵金属所为主,承担了国内大部分钛加工材料的生产开发试制工作。同时中国也成为继美国、前苏联和日本之后的第四个具有完整钛工业体系的国家。