钛合金在生物医学材料中有哪些应用

‘壹’ 金属钛对人体有什么作用

首先，金属钛不能被人体吸收，也不可能通过肌肤吸收，钛本身对人体健康没有明显的辅助作用。至于其他含钛制品也不太可能有明显起到舒缓肩颈疲劳的作用。
第二，由于钛合金的优异抗蚀性能、良好的力学性能，以及合格的组织相容性，在医学上的应用是比较广泛的。主要用于治疗骨骼外伤疾病，可以植入体内，但是目前没有发现钛本身有任何治疗人类疾病的效果。

‘贰’ 钛合金有哪些性质和用途

钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小（钛的密度仅为4.5g/cm3）、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是钛和钛合金的抗腐蚀性能非常好，即使把它们放到海水中数年，取出后仍光亮如初，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。

‘叁’ 钛合金是什么材料

钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。

另外，钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。

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钛合金的用途

1、医用钛合金

钛合金密度小且生物相容性好，是理想的医用材料，甚至可以植入人体，以前在医学领域中应用的钛合金含有钒和铝，会对人体造成危害。

但是在近期，日本学者已经开发出了新型钛合金，具有良好的生物相容性，但是目前这种合金尚未大批量生产，相信在不久的将来，此类优质合金能够广泛的应用于日常生活中。

2、阻燃钛合金

在一定压力、温度和空气流速下能够抗燃烧的钛基合金是阻然钛合金。美国，俄罗斯和中国都相继研发出了新的阻然钛合金，其中美国将这些阻然钛合金应用在发动机上，因为这些钛合金对燃烧不敏感，所以可以大大提高发动机的稳定性。

‘肆’ 钛镍合金的超弹性在生物医学方面有哪些应用

镍钛合金是一种形状记忆合金，形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。 镍钛合金是一种形状记忆合金，形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。

‘伍’ 钛合金的主要用途是什么

1、航空航天领域用钛大国集中在西方国家，尤其是美国，60%的钛材都应用到这个领域。亚洲国家，日本和中国在此领域中钛的投入量均在10%左右。但是近年来随着亚洲航空航天的飞速发展，钛在航空航天领域的消费量将会随之增长。从全球角度来看，航空业对钛市场起着决定性的作用，从历史上看，钛行业大的周期轮回都和航空业的冷暖密切相关。

2、民用飞机

(1)减轻结构重量、提高结构效率

(2)符合高温部位的使用要求

(3)符合与复合材料结构相匹配的要求

(4)符合高抗蚀性和长寿命的要求

3、军事飞机

军用武器的开发与采购不断向着轻便、灵活方向发展，为了满足战斗机对战斗性能要求，除了采用先进的设计技术外，还必须采用额性能优良的材料以及先进的工艺制造技术。大量选用钛合金、提高先进钛合金应用水平就是重要措施之一。

自20世纪60年代以来，国外军用飞机的钛量逐年增加，当前欧美设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中钛合金用量已经稳定在20%以上，并且新机型的用钛量占比正在大幅提升。

4、汽车

降低燃油消耗、减少有害废弃物（CO2、NOX 等）排放已经成为汽车行业技术进步的主要动力和方向之一。研究表明，轻量化是实现节省燃料、减少污染的有效措施。汽车的质量每降低10%，燃料消耗可节省8%-10%，废气排放可减少10%。

在驾驶方面，汽车轻量化后加速性能提高，车辆控制稳定性、噪音、振动方面也都有改善。从碰撞安全性考虑，汽车轻量化后，碰撞时惯性小，制动距离减少。

汽车轻量化的首选途径就是用高比强度的轻质材料，如铝、镁、钛等替代传统的汽车材料（钢铁）。2009年全球汽车用钛量已达3000吨。钛在赛车上的应用已有许多年的历史目前赛车几乎都使用了钛材，日本汽车用钛已超过600吨，随着全球汽车工业的发展，汽车用钛还在快速增加。

5、医疗行业

钛在医疗领域有着广泛的应用。钛与人体骨骼接近，对人体组织具有良好的生物相容性、无毒副作用。人体植入物是与人的生命和健康密切相关的特殊的功能材料。同其它金属材料相比较，使用钛及钛合金的优势主要有以下几点：

1 质轻；2 弹性模量低；3无磁性；4 无毒性；5 抗腐蚀性；6 强度高、韧性好。

外科植入物中的钛合金用量正以每年5%-7%的速度增长。采用钛及钛合金制造的股骨头、髋关节、肱骨、颅骨、膝关节、肘关节、肩关节、掌指关节、颌骨以及心辨膜、肾辨膜、血管扩张器、夹板、假体、紧固螺钉等上百种金属件移植到人体中，取得了良好的效果，被医学界给予了很高的评价。

6、化工行业

钛具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能，被广泛应用于国民经济许多部门。特别是在化工生产中，用钛代替不锈钢、镍基合金和其它稀有金属作为耐腐蚀材料。这对增加产量，提高产品质量，延长设备使用寿命，减少消耗，降低能耗，降低成本，防止污染，改善劳动条件和提高劳动生产率等方面都有十分重要的意义。

7、海洋工程

随着科学技术的发展和陆地资源日趋枯竭，人类开发利用海洋已经提到日程上来了。钛对于海水有优异的耐蚀性能，大量运用于海水淡化、舰船、海洋热能开发和海底资源开采等领域。

8、日常生活

钛在日常生活中的应用非常广泛，可谓无处不在，例如高尔夫球头、自行车车架、网球拍、轮椅、眼镜架等都会应用到钛。

钛以其轻质、强度高的特性在体育用品中的应用，从最早的网球拍、羽毛球拍逐步扩展到了高尔夫球头、球杆以及赛车等。

2008年我国体育休闲占总消费量的13%，其中仅高尔夫球头和球杆的用钛量就超过了1000吨。钛合金做成的自行车车架也颇受欢迎，目前有近50价公司生产钛自行车，美国早已是最大的钛自行车生产商和消费国。

钛轻质的特点也应用到眼镜架中，而且钛又不易与皮肤发生过敏，并且钛表面经阳极处理可有绚丽色彩，因此从20世纪80年代初就开始应用于镜架中。

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钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰富，在所有元素中居第十位。 钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。

从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法 或亨特法。钛最常见的化合物是二氧化钛，可用于制造白色颜料。其他化合物还包括四氯化钛(TiCl4)（作催化剂和用于制造烟幕作空中掩护）及三氯化钛（TiCl3)（用于催化聚丙烯的生产）。

‘陆’ 生物医学应用中对金属的要求

生物医用金属材料是用于生物医学材料的金属或合金，又称外科用金属材料，是一类惰性材料。此类材料具有高机械强度和抗疲劳性能，是临床应用最广泛的承力植入材料。此类材料的应用非常广泛，涉及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面。

生物医学应用对金属的要求:

1.无毒无害
元素周期表中70％的元素是金属，但是由于毒性和较差的机械性能，几乎没有金属适合植入人体，但钛是其中之一。钛及其合金不仅无毒无害，而且与人体具有良好的相容性。作为植入物，不会发生过敏反应。
2.高强度，重量轻
医用金属材料通常用作人体中的受力装置，例如人造关节，人造椎骨，骨折内固定板，螺钉，骨钉等，它们需要高强度和韧性。钛合金具有低密度，高强度和轻重量，弹性量模接近自然骨骼，植入后不会对人体造成负担。

3.耐生理腐蚀
当医用金属被植入人体时，由于人体的复杂环境，很可能发生各种类型的腐蚀。钛合金被称为生物惰性金属材料，并且在人体血液浸入环境中具有出色的耐腐蚀性。除满足上述条件外，钛在手术后进行核磁共振检查时也不会被磁化、不会干扰图像，影响诊断。因此，钛合金一次又一次地创造了医学奇迹。

医用金属材料应用中的主要问题是：由于生理环境的腐蚀，会造成金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的蜕变，前者可能导致毒副作用，而后者常常导致材料植入失败。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金等。此外，还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。

‘柒’ 钛基金属在生物医用材料中广泛应用的原因。

因为钛基金坚韧而富有弹性，能造出很多医学（义肢、骨科移植及牙科器械与填充物）物品。

钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛能与铁、铝、钒或钼等其他元素熔成合金，造出高强度的轻合金，在各方面有着广泛的应用，包括航天、军事、工业程序（化工与石油制品、海水淡化及造纸）、汽车、农产食品、医学（义肢、骨科移植及牙科器械与填充物）、厨房用具、运动用品、珠宝及手机等等。

以下是钛基金属其他用途的相关介绍：

钛基金属可以用于航空工业，另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度比钢小43% ，比久负盛名的轻金属镁稍大一些。

钛的强度大，与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K ，比钢高近500K。有些钢的强度高于钛合金，但钛合金的比强度（抗拉强度和密度之比）却超过优质钢。钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。

以上资料参考网络——钛

‘捌’ 为什么医用金属材料广泛应用钛合金

医用钛合金（titanium alloy biomedical materials）用于制造植入人体内的医疗器件、假体或人工器官和辅助治疗设备的钛合金。主要有钛6铝4钒、钛5铝2.5锡等合金。它们具有比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点。
用于制造植入人体内的医疗器件、假体或人工器官和辅助治疗设备的钛合金。
主要有钛6铝4钒、钛5铝2.5锡、ELI钛6铝4钒等合金。它们具有比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点。
广泛用于各种人工关节人工骨、骨固定器件、义齿、齿科嵌、固定桥等。

‘玖’ 医疗领域用到哪些3d打印金属材料钛合金钴铬合金

医疗领域用到3D打印金属材料有：

一：镁合金，应用在骨科；
二、钛合金，应用在骨科；
三、不锈钢，应用在骨科；
四、钛镍记忆合金，骨科。

为何要用金属材料，主要是材料在活体内有较好的化学稳定性，能够长时间使用，在发挥七医疗功能的同时，要耐生物腐蚀、耐生物老化、与生物有血液相容性、组织相容性，在人体里五不良反应，要有合适的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能以满足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、弯曲等要求。

金属钛，被人们称为“亲生物金属”。通常在损伤处，用钛片和钛螺丝固定后，几个月，骨头就会长在钛片上和螺丝的螺纹里。

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