物质≠材料

材料四要素:合成/制备,结构/成分,性质(性能),使用性能(效能)

金属材料:分为黑色金属[铁,铁基合金],有色金属[eg金 钛 铌..]

铁基合金分为铸铁和钢[碳素钢eg低碳钢中碳钢高碳钢,合金钢eg低中高合金钢以及合金结构钢,不锈钢,耐酸钢..]

金属材料特性:

        

     

植入物[生物医用金属材料]:用于人体硬组织修复和替换的金属材料

器械:用于制作人体疾患治疗工具的金属材料

医用金属材料可用于器械、骨科植入物、雅克矫形或植入、心血管支架等,其特性与要求

1、良好的生物相容性无不良刺激、无毒害不引起毒性反应、免疫反应不致癌、不致畸无炎性反应,不引起感染,不被排斥有助于愈合和附着2、优良的机械性能合适的强度与弹性模量较好的耐磨性3、优良的耐腐蚀性能在复杂的体液环境中良好的耐蚀性

常见的医用金属材料有贵金属[不锈钢,钛合金],单质金属[钴基合金,镍钛形状记忆合金..]

发展趋势:无害化;良好的生物相容性;低弹性模量;可降解

【钛合金】

应用广泛:

目前已知生物亲和性最好的金属之一;高的比强度;优异的耐腐蚀性能:钛易于氧反应形成致密氧化钛(TiO2)钝化膜,植入后引起的组织反应轻微。凝胶状态的TiO2膜甚至具有诱导体液中钙、磷离子沉积生成磷灰石的能力,表现出一定的生物活性和骨结合能力,尤其适合于骨内埋植较低的弹性模量(110GPa)

钛合金分类:

α钛合金:工业纯钛(TA1-TA4)   α相:密集六方晶格 882.5℃ AL,Sn,C,O,N...

              主要加入Al,高温强度、低温韧性、耐蚀性能优异;不可通过热处理强化,强度较低;

              医用品牌:TA1 ELl、TA1-TA4

β钛合金:TB系列   β相:体心立方晶格  V,Mo,Ta,Nb,Cr...

              主要加入合金元素Mo、Cr、V、Al;

              可热处理:淬火加时效处理后,组织为β相基体上分布着细小的α相粒子,强度高;

              冶炼工艺复杂,焊接性能差;高温长时期稳定性能差(工业长用于350℃以下工作的结构件或紧固件);传统上未应用于医疗领域

α+β钛合金:TC系列

            主要加入合金元素:Al、V、Mo、Cr

              可热处理强化、强度高、塑性好;具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性;医用常见牌号:TC4、TC4ELl

ELI:Extra Low Interstitial 超低间隙原子

氧、氮、碳、氢间隙元素含量特别低的钛合金间隙元素含量的一般要求为:O≤0.13wt%,N≤003wt%,C≤0.08wt%,H≤0.015wt%好处:       可以降低钛合金的塑性一脆性转变温度;可以显著提高钛合金的断裂韧性

发展趋势        长期用于人体会析出极微量的V和Al离子,降低细胞适应性,造成骨质疏松和精神紊乱等病症;        弹性模量与骨相比仍有较大差距,容易产生“应力屏蔽”,从而导致种植体周围出现骨吸收,最终引起种植体的松动或断裂而导致种植失败。

 不锈钢

 

通常所说的不锈钢是不锈钢与耐酸钢的总称(不锈钢不一定耐酸,但耐酸钢同时又是不锈钢)

不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质腐蚀的钢种

腐蚀速度

(聊城荣恒医疗器械有限公司)