医用金属材料医用金属材料课件.ppt

16/11/09,医用金属材料,医用金属材料,人体环境中对金属植入物的腐蚀,常见的金属植入材料,生物医用钛及钛合金,人体环境特点,体液是质量分数约为1%的NaCl、少量其它盐类及有机化合物的充气溶液。有人说人体与温暖的海水相似。,在人体的不同部位，甚至同一部位不同时刻，人体组织内体液的成分不一样。,电化学腐蚀的基本规律对人体环境中的植入材料的腐蚀完全适用。,人体体液环境,由体液构成,多种多样的,电解质溶液,人体环境可能发生的腐蚀形式：,还有其他的腐蚀形式，如晶间腐蚀（不锈钢最易发生的腐蚀形式）、应力腐蚀、微动腐蚀等。,均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象。大面积发生，以金属离子形式进入人体组织里的量还是相当可观，影响生物相容性，增加病人的痛苦甚至危及生命。,点腐蚀是一种腐蚀集中在金属（合金)表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀行式。形成条件：钝化膜，特殊离子，电位差。,均匀腐蚀,点腐蚀,缝隙腐蚀是指连接处出现狭窄的缝隙，电解质溶液进入，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池，并且在缝内发生强烈局部腐蚀。多零件植入装置中，大约有50%遭受缝隙腐蚀。,电偶腐蚀是由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀。在多个零件构成的植入装置中，选用的材料不同就容易产生电偶腐蚀。手术时也要注意。,电偶腐蚀,缝隙腐蚀,腐蚀疲劳是指金属材料在交变应力的共同作用下产生的断裂现象。腐蚀疲劳裂纹总是从植入器件表面发生，所以可以对植入器件喷丸处理提高疲劳寿命。,腐蚀疲劳,医用金属材料严格满足如下要求：,常见医用金属材料及特点（优点）,良好的稳定性和加工性能。因其价格较贵,广泛应用受到限制,较硬富有弹性,可起到矫形或支撑作用.其优良的生物相容性、耐腐蚀、耐磨性、无毒。,无毒、质轻、强度高、生物相容性好优点,良好的耐腐蚀性能和综合力学性能,且加工工艺简便,耐腐蚀和力学性能综合衡量,它是最优良的材料之一,医用金属材料在诸多生物材料中,由于具有较高强度和韧性,适用于修复和置换人体硬组。.,骨折不愈，钢板螺钉松动。术后9年左上臂再次外伤，外院进行钢板取出外固定架固定植骨术。,术后6个月，钛人工骨完全吸收，骨折愈合，患者左上臂活动恢复正常,钛及钛合金的优势：,20时密度为 4.5 g/cm3，仅为不锈钢的 56%。植入人体内大幅度减轻了人体的负荷量，作为医疗器械也减轻了医务人员操作负荷。,为 108 500 MPa，仅为不锈钢的53%，植入人体内与人体自然骨更接近，有利于接骨，能够减少骨头对植入物的应力屏蔽效应。,钛及钛合金是无磁性金属，不受电磁场和雷雨天气的影响，这有利于使用后的人体安全。,1质轻,2弹性模量低,3无磁性,钛及钛合金的优势：,钛及钛合金的无毒性，作为植入物对人体无毒副作用。,在人体血液的浸泡环境中具有优异的耐腐蚀性，保证了与人体血液及细胞组织的相容性好，作为植入物不产生人体污染，不会发生过敏反应。,长期留置于人体内，会受到人体的弯曲、扭转、挤压、肌肉收缩力等作用，要求植入物具有高的强度和韧性。钛合金，完全可以满足人体植入物的要求。,4无毒性,5抗腐蚀性,6强度高、韧性好,钛制金属件（有上百种）:,研发现状：,据报道，世界上每年有近千吨医用型钛及钛合金材料用于制造人体植入物，其中 80%的是Ti-6Al-4V钛合金。,随着医用型 Ti-6Al-4V钛合金应用发展，开发出具有高断裂韧性，低裂纹扩展的低间隙元素型Ti-6Al-4V ELI钛合金。,材料学界专家积极开发无铝、钒的新型钛合金，如：Ti-13Nb-13Zr钛合金（ASTM F1713-1996）、Ti-12Nb-6Zr-2Fe钛合金（ASTM F1813-1996）、Ti-5Al-2.5Fe钛合金、Ti-6Al-7Nb钛合金,未证明 Ti-6Al-4V钛合金制品在人体中的危害作用，从综合性能、良好的变形加工与价格定位上看，Ti-6Al-4V合金仍然是至今为止最理想的人体植入物金属材料。,16/11/09,Thank You!,