medicinsk titan

Medicinska metallmaterial, även känd som kirurgiska implantatmetallmaterial, används huvudsakligen för diagnos, behandling och ersättning eller förbättring av mänsklig vävnad. Under de senaste 20 åren, även om utvecklingen av medicinska metallmaterial har varit relativt långsam jämfört med biomedicinska material som polymermaterial, kompositmaterial, hybrid- och derivatmaterial, har de hög hållfasthet, god seghet, motståndskraft mot böjutmattning och utmärkt bearbetning prestanda. Det har utmärkta egenskaper som inte kan ersättas av många andra typer av medicinska material, och är det mest använda lastbärande implantatmaterialet i klinisk praxis. Speciellt med utvecklingen av metall 3D-utskriftsteknik har medicinska metallmaterial använts mer allmänt. De viktigaste applikationerna är: frakturfixeringsplattor, skruvar, konstgjorda leder och tandrotsimplantat.

Medicinsk titanlegering

Medicinsk titanlegering (titanbaserad legering biomedicinskt material) är en av de mest biokompatibla metallerna som är kända hittills. Sedan 1940-talet har titan och titanlegeringar gradvis använts i klinisk medicin. 1951 började människor använda rent titan för att tillverka benplattor och benskruvar. I mitten av-1970talet började titan och titanlegeringar användas i stor utsträckning inom medicin och blev ett av de mest lovande medicinska materialen. För närvarande används titan och titanlegeringar huvudsakligen inom ortopedi, särskilt vid rehabilitering av ben och skallar, för tillverkning av olika inre fixeringsanordningar för frakturer, konstgjorda leder, skallar och dura mater (Figur 1), konstgjorda hjärtklaffar, tänder , tandkött, konsoler, etc. uttag och kronor. Bland dem är den mest använda medicinska titanlegeringen GR5 (Ti-6A1-4V). Legeringen har en tio-beta tvåfas blandad struktur vid rumstemperatur, och dess styrka och andra mekaniska egenskaper kan förbättras avsevärt genom lösningsbehandling och åldringsbehandling.

Figur 1 Medicinsk titanlegering skalle medicinsk form minneslegering kardiovaskulär stent

Densiteten för titan och titanlegeringar är cirka 4,5 g/cm3, vilket är nästan hälften av den för rostfritt stål och koboltlegeringar. Densiteten är nära den för mänsklig hårdvävnad, och dess biokompatibilitet, korrosionsbeständighet och utmattningsbeständighet är bättre än rostfritt stål och koboltlegeringar. Det är det bästa medicinska metallmaterialet för närvarande. Titan- och titanlegeringars affinitet med människokroppen härrör från det faktum att den täta passiveringsfilmen av titanoxid (TiO2) på ytan kan inducera avsättning av kalcium- och fosforjoner i kroppsvätskor för att bilda apatit, vilket visar viss biologisk aktivitet och osseointegration förmåga. Stark, speciellt lämplig för intraossös implantation. Nackdelarna med titan och titanlegeringar är låg hårdhet och dålig slitstyrka. Om slitage inträffar kommer det först att leda till att oxidfilmen förstörs, och sedan kommer slitagepartiklarnas korrosionsprodukter in i den mänskliga vävnaden, särskilt det giftiga vanadin (V) som finns i Ti-6A{{ 5}}V-legering kommer att leda till att implantatet misslyckas. För att förbättra slitstyrkan hos titan och titanlegeringar kan ytan på titan- och titanlegeringsprodukter behandlas med högtemperaturjonammoniering eller jonimplantationsteknik för att förbättra deras ytslitagemotstånd. Under de senaste åren har några nya titanlegeringar (huvudsakligen legeringar av typen) utvecklats, alla fokuserade på att reducera V, Al och andra element som är skadliga för människokroppen och effektivt förbättra biokompatibiliteten hos titanlegeringar.