medicinsk titanium
Medicinske metalmaterialer, også kendt som kirurgiske implantatmetalmaterialer, bruges hovedsageligt til diagnose, behandling og udskiftning eller forbedring af menneskeligt væv. I de sidste 20 år, selvom udviklingen af metalmedicinske materialer har været relativt langsom sammenlignet med biomedicinske materialer såsom polymermaterialer, kompositmaterialer, hybrid- og afledte materialer, har de høj styrke, god sejhed, modstandsdygtighed over for bøjningstræthed og fremragende forarbejdning ydeevne. Det har fremragende egenskaber, som ikke kan erstattes af mange andre typer medicinske materialer, og er det mest udbredte bærende implantatmateriale i klinisk praksis. Især med udviklingen af metal 3D-printteknologi er medicinske metalmaterialer blevet mere udbredt. De vigtigste anvendelser er: frakturfikseringsplader, skruer, kunstige led og tandrodsimplantater.
Medicinsk titanlegering
Medicinsk titanlegering (titanium-baseret legering biomedicinsk materiale) er et af de mest biokompatible metaller kendt hidtil. Siden 1940'erne er titanium og titanlegeringer gradvist blevet brugt i klinisk medicin. I 1951 begyndte mennesker at bruge rent titanium til at fremstille knogleplader og knogleskruer. I midten af-1970erne begyndte titanium og titanlegeringer at blive meget brugt i medicin og blev et af de mest lovende medicinske materialer. På nuværende tidspunkt anvendes titanium og titanlegeringer hovedsageligt i ortopædi, især til rehabilitering af lemmer og kranier, til fremstilling af forskellige interne brudfikseringsanordninger, kunstige led, kranier og dura mater (figur 1), kunstige hjerteklapper, tænder , tandkød, beslag osv. fatninger og kroner. Blandt dem er den mest udbredte medicinske titanlegering GR5 (Ti-6A1-4V). Legeringen har en ti-beta tofaset blandet struktur ved stuetemperatur, og dens styrke og andre mekaniske egenskaber kan forbedres væsentligt ved opløsningsbehandling og ældningsbehandling.
Figur 1 Medicinsk titanlegering kranium medicinsk form hukommelse legering kardiovaskulær stent
Densiteten af titanium og titanlegeringer er omkring 4,5 g/cm3, hvilket er næsten halvdelen af rustfrit stål og koboltlegeringer. Densiteten er tæt på menneskets hårdt væv, og dens biokompatibilitet, korrosionsbestandighed og træthedsbestandighed er bedre end rustfrit stål og koboltlegeringer. Det er det bedste medicinske metalmateriale i øjeblikket. Affiniteten af titanium og titanlegeringer med den menneskelige krop stammer fra det faktum, at den tætte titaniumoxid (TiO2) passiveringsfilm på overfladen kan inducere aflejring af calcium- og fosforioner i kropsvæsker til dannelse af apatit, hvilket viser en vis biologisk aktivitet og osseointegration evne. Stærk, især velegnet til intraossøs implantation. Ulemperne ved titanium og titanlegeringer er lav hårdhed og dårlig slidstyrke. Hvis der opstår slid, vil det først føre til ødelæggelse af oxidfilmen, og derefter vil slidpartiklernes korrosionsprodukter trænge ind i det menneskelige væv, især det giftige vanadium (V) indeholdt i Ti-6A{{ 5}}V-legering vil føre til fejl i implantatet. For at forbedre slidstyrken af titanium og titanlegeringer kan overfladen af titanium- og titanlegeringsprodukter behandles med højtemperatur-ionammoniering eller ionimplantationsteknologi for at forbedre deres overfladeslidstyrke. I de senere år er der udviklet nogle nye titanlegeringer (hovedsageligt -type legeringer), som alle fokuserer på at reducere V, Al og andre elementer, der er skadelige for den menneskelige krop, og effektivt forbedre biokompatibiliteten af titanlegeringer.
