Development, application and trend of medical titanium alloy materials
醫療鈦-alloy.html>鈦合金s因其優异的力學性能、優异的耐腐蝕性和優异的生物相容性，在生物醫學領域得到了廣泛的應用，特別是在骨科、牙科和心血管等植入物或設備中。 與不銹鋼和鈷鉻基合金相比，鈦其合金因其强度高、彈性模量低、生物相容性好而得到廣泛應用。
近年來，低模量β型的發展鈦合金s仍在開發中，多孔鈦基合金也被開發為替代骨科植入資料，可以通過骨組織生長到其多孔網絡中提供良好的生物固定。
β型鈦合金因其低彈性模量和良好的生物相容性而受到關注，被視為製造下一代生物醫學植入物的有前景的資料。 新型Ti-Mo合金不僅降低了彈性模量，而且通過添加Mo、Si、Zr和Ta等無毒元素提高了耐腐蝕性和生物相容性。
此外，納米結構的商用純鈦（CPTi）在經過嚴重塑性變形（SPD）科技處理後，可以顯著提高資料的力學性能和生物活性，為牙科植入物提供了一種新的解決方案。
醫用鈦合金因其獨特的物理和化學性質在生物醫學領域佔有重要地位。 未來的研究方向包括開發新型低模量、高强度、多功能、低成本的醫用鈦合金資料，並通過表面改性科技進一步提高其生物相容性和機械相容性，以滿足臨床治療的需求。 同時，納米結構科技和多孔資料的發展為提高醫用鈦合金的效能提供了新的可能性。
醫用鈦合金的最新研究進展
醫用鈦合金的最新研究進展主要集中在以下幾個方面：
3D列印科技的應用
醫用鈦合金植入物的傳統生產方法主要是鑄造，產品類型單一，無法滿足精准醫療的需求。 3D列印科技在醫用鈦合金領域顯示出顯著的優勢，因為它可以提供多種加工方法。 特別是在多孔醫用鈦合金的製造中，3D列印科技不僅可以實現複雜結構的設計，還可以根據需要調整資料的密度和孔隙率，從而更好地適應不同的臨床需求。
亞穩態β鈦合金的研製
亞穩態β型鈦合金因其較低的彈性模量和優异的生物相容性而被視為新一代醫用鈦合金資料的關鍵發展方向。 這種資料通過添加Nb、Mo、Ta、Zr和Sn等無毒元素來實現其特性。現時的研究重點是進一步降低彈性模量，提高强度、疲勞效能和功能特性等綜合效能。 此外，深入研究合金元素的相互作用機理、合金成分設計和組織效能調節方法以及微觀力學機理也是該領域的一個重要方向。
表面改性科技研究
由於醫用鈦和鈦合金的表面容易形成惰性鈍化膜，影響植入裝置與軟硬組織的結合，表面改性科技已成為提高醫用鈦合金效能的關鍵。 近年來，人們廣泛研究了物理氣相沉積、等離子噴塗、離子注入、雷射熔覆和溶膠-凝膠合成等表面改性方法，以改善醫用鈦和鈦合金的表面效能，如生物相容性、耐磨性和抗菌性。
醫用鈦合金的分類
鈦合金按資料微觀結構類型可分為三類：α型、α+β型和β型鈦合金。
醫用鈦合金的發展趨勢
經過調查，國內外相關研究人員一致認為，醫用鈦合金的發展經歷了三個標誌性階段。
第一階段以純鈦和Ti-6Al-4V合金為代表；
第二階段以Ti-5A1-2.5Fe和Ti-6A1-7Nb為代表的新型α+β型合金為代表；
第三階段是主要開發和研究具有更好生物相容性和更低彈性模量的β-鈦合金。
理想的生物醫用鈦合金資料必須滿足以下條件：良好的生物相容性、低彈性模量、低密度、良好的耐腐蝕性、無毒性、高屈服强度、長疲勞壽命、室溫下較大的塑性、易於成型、易於鑄造等。
廣泛應用於植入資料的重要合金是Ti-6A1-4V和Ti-6A1-4VELI。 據報導，釩可引起惡性組織反應，並可能對人體產生毒副作用，而鋁可引起骨質疏鬆症和精神障礙。 為了解决這個問題，生物資料科學家現時正致力於探索和研究不含V和Al的新型生物醫學鈦合金資料。在此之前，有必要弄清楚哪種合金元素適合添加，既無毒又符合生物相容性原理。 研究發現，含有鉬、鈮、鉭和鋯等無毒元素的β-鈦合金含有更高含量的β-穩定元素。 與α+β型鈦合金相比，它們具有較低的彈性模量（E=55~80GPa）和更好的剪切效能和韌性，使其更適合植入人體。
1.鈦合金在面部護理中的應用
當人臉嚴重受傷時，必須用外科植入物進行局部組織修復。 鈦合金具有良好的生物相容性和所需的强度，使其成為人體面部組織修復的理想資料。 頭骨支架由純金屬製成鈦網已廣泛應用於頜骨重建手術，並取得了良好的臨床效果。
2.鈦在製藥工業中的應用
在製藥工業中，鈦主要用於製造容器、反應器、加熱器等。 在藥品生產中，設備經常接觸無機酸、有機酸及其鹽，如鹽酸、硝酸和硫酸。 設備因長期腐蝕而損壞。 同時，鋼鐵設備造成的鐵離子污染影響產品品質。 使用鈦設備可以解决這些問題。 例如，青黴素酯化釜、糖化罐、氯黴素薄膜蒸發器、硫酸二甲酯冷卻器、藥液篩檢程式等，都有選擇的先例鈦資料s.鈦設備生產的藥液數量和質量不斷提高，質量完全符合《中國藥典》的規定。
3.鈦在醫療器械中的應用
在手術器械的歷史上，第一代手術器械大多由碳鋼製成，由於電鍍後的碳鋼器械效能不符合臨床使用要求，囙此被淘汰。 第二代是奧氏體、鐵素體和馬氏體不銹鋼手術器械，但不銹鋼部件中的鉻是有毒的，脫落的鍍鉻層對人體有一定的影響。 於是，第三代鈦手術器械問世。 鈦的輕質和高强度使其特別適合顯微手術。 鈦具有耐腐蝕性，彈性好，不變形。 反復清潔消毒不會影響表面質量； 它是非磁性的，可以消除對微小而敏感的植入電子設備的損壞威脅。 這些優點使得鈦手術器械的應用越來越廣泛。 現時，鈦已被用於製造手術刀片、止血鉗、剪刀、電動骨鑽、鑷子等。在醫療器械、鈦血管縫合針、胸骨縫合線、氧氣篩檢程式、心臟手術器械之一、鈦電極心電圖儀中的心電圖儀、體外培養箱中的鈦培養箱； 醫用超聲破碎機探頭、血液輸送箱自動控制器、眼科鈦儀器等。
4.鈦和鈦合金的牙科應用
牙科手術中使用的金屬始於20世紀20年代的汞合金和金屬冠。 在20世紀60年代，主要使用金、銀和鈀合金。 20世紀70年代後，不銹鋼成為永久性和可拆卸牙科矯正裝置最常用的資料。 20世紀90年代，鈦鑄造科技得到了推廣和應用。 採用鈦精密鑄造機的牙科鑄造具有尺寸精度高、無氣泡和縮孔的特點。 在用於人體硬組織修復的金屬材料中，鈦的彈性模量最接近人體組織的彈性模量，這可以减少金屬植入物與骨組織之間的機械不相容性。 鈦的導熱係數在用於牙科修復的所有金屬材料中最低。 低導熱性可以减少對帶冠牙髓的熱刺激，這對牙齒修復非常重要。 鈦嵌體、全冠等具有保護牙髓、避免冷熱刺激的功能。 在資料方面，牙科中使用的鈦大多是純鈦，但强度不够，難以研磨，耐磨性差，容易出現鑄造缺陷，質量不穩定。 鈦合金强度高，最常用的是Ti-6Al-4V合金。 然而，由於金屬V對人體有害，囙此使用Nb代替V，並成功開發了Ti-6Al-7Nb合金。 它具有優异的耐腐蝕性，對人體基本無害。 它還具有塑性强、可磨性好等優點，並已通過ASTM標準認證。 現時，鈦可用於製作牙冠、冠釘、固定橋、瓷橋、粘結橋、義齒扣環、基托、連接裝置和加强裝置。 假牙的幾乎所有金屬部件都可以用鈦製成。 鈦合金烤瓷牙可以很好地恢復牙齒的形狀和功能，具有强度高、外觀美觀、顏色穩定、表面光滑、耐磨、耐腐蝕等特點。 它是一種適用於所有固定牙的永久性修復體，特別是其良好的生物相容性，更適合對鎳離子敏感的人。 它已被廣泛推廣並應用於牙齒修復。
