醫(yī)用金屬材料 (2)

1、關(guān)于醫(yī)用金屬材料 (2)現(xiàn)在學習的是第一頁，共85頁目目錄錄醫(yī)用金屬材料的特性與要求醫(yī)用金屬材料的特性與要求22 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕44常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料33金屬與合金表面涂層處理金屬與合金表面涂層處理55醫(yī)用金屬材料概述醫(yī)用金屬材料概述11 醫(yī)用金屬材料的研究進展醫(yī)用金屬材料的研究進展66現(xiàn)在學習的是第二頁，共85頁3.1 醫(yī)用金屬材料概述 在生物醫(yī)學材料中，金屬材料應(yīng)用最早，已有在生物醫(yī)學材料中，金屬材料應(yīng)用最早，已有數(shù)百年的歷史。唐代就用銀汞合金（主要成份數(shù)百年的歷史。唐代就用銀汞合金（主要成份：汞、銀、銅、錫、鋅汞、銀、銅、錫、鋅）來補牙。）來補牙。 醫(yī)

2、用金屬材料是指一類用作醫(yī)用金屬材料是指一類用作生物材料的金屬或合生物材料的金屬或合金，又稱外科用金屬材料金，又稱外科用金屬材料。它是一類。它是一類生物惰性材料生物惰性材料?，F(xiàn)在學習的是第三頁，共85頁 該材料是臨床應(yīng)用最廣泛的該材料是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料承力植入材料，由于有較，由于有較高的強度和韌性，已成為高的強度和韌性，已成為骨和牙齒等硬組織修復(fù)和替換骨和牙齒等硬組織修復(fù)和替換、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造的主要材料。的主要材料?；瘜W周期表中的化學周期表中的大部分金屬不符合生物材料的要求，大部分金屬不符合生物材料的要求，僅有小僅有小部分或經(jīng)處

3、理過的可用于臨床。目前在臨床使用的醫(yī)用金部分或經(jīng)處理過的可用于臨床。目前在臨床使用的醫(yī)用金屬材料主要有屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金三大類不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金三大類，另外還另外還有記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮和鋯等。有記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮和鋯等。 3.1 醫(yī)用金屬材料概述醫(yī)用金屬材料概述 現(xiàn)在學習的是第四頁，共85頁3.2 3.2 醫(yī)用金屬材料的特性與要求醫(yī)用金屬材料的特性與要求 (1)(1)生物相容性生物相容性: : 即生物學反應(yīng)最小即生物學反應(yīng)最小 (2)(2)優(yōu)良的機械性能優(yōu)良的機械性能: : 強度與彈性模量強度與彈性模量（與生物體匹配）（與生物體匹配） 耐

4、磨性耐磨性 抗疲勞性能抗疲勞性能(3)(3)耐腐蝕性能：耐腐蝕性能：腐蝕不僅降低或破壞金屬材料的機械性能，腐蝕不僅降低或破壞金屬材料的機械性能，導致斷裂，還產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，對人體有刺激性和毒性。導致斷裂，還產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，對人體有刺激性和毒性。 無不良刺激、無毒害，無不良刺激、無毒害，不引起毒性反應(yīng)、免疫反應(yīng)，不引起毒性反應(yīng)、免疫反應(yīng)， 不致癌、不致畸，不致癌、不致畸，無炎性反應(yīng)，不引起感染，不被排斥。無炎性反應(yīng)，不引起感染，不被排斥。 有助于愈合和附著。有助于愈合和附著。（作為摩擦部件的醫(yī)用金屬材料，其耐磨性直接影響到 植入器件的壽命）現(xiàn)在學習的是第五頁，共85頁 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材

5、料不銹鋼不銹鋼鈷（鈷（CoCo）基合金）基合金 鈦（鈦（TiTi）基合金）基合金 形狀記憶合金形狀記憶合金 貴金屬貴金屬純金屬鉭純金屬鉭純金屬鈮純金屬鈮純金屬鉻純金屬鉻現(xiàn)在學習的是第六頁，共85頁3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.1 不銹鋼不銹鋼按顯微組織的特點可分為按顯微組織的特點可分為: : 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼沉淀硬化型不銹鋼等沉淀硬化型不銹鋼等1 1）分類與概念）分類與概念現(xiàn)在學習的是第七頁，共85頁 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼是在鐵是在鐵- -鉻系統(tǒng)中再加入鉻系統(tǒng)中再加入8%8%以上的鎳形成鐵以上的鎳形成鐵-

6、-鉻鉻- -鎳三元合金，隨著碳含量的增加，強度大幅度地提高，鎳三元合金，隨著碳含量的增加，強度大幅度地提高，抗腐蝕性能優(yōu)異，抗腐蝕性能優(yōu)異，常作為生物材料選用常作為生物材料選用。 最早用于植入材料的不銹鋼是最早用于植入材料的不銹鋼是18-8(18-8(即即302302不銹鋼不銹鋼) )，其強度，其強度與耐蝕性能均優(yōu)于釩鋼。與耐蝕性能均優(yōu)于釩鋼。 引入引入18-8sMo18-8sMo，其中的，其中的MoMo能夠改善在電解質(zhì)溶液中的耐腐蝕能夠改善在電解質(zhì)溶液中的耐腐蝕性能，這就是我們熟知的性能，這就是我們熟知的316316不銹鋼不銹鋼。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.1 不

7、銹鋼不銹鋼1 1）分類與概念）分類與概念現(xiàn)在學習的是第八頁，共85頁不銹鋼的不銹鋼的耐蝕性和屈服強度可以通過冷加工而提高，耐蝕性和屈服強度可以通過冷加工而提高，避免避免疲勞斷裂。疲勞斷裂。 鐵基耐蝕合金（一般由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、硅組成鐵基耐蝕合金（一般由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、硅組成），），易加工、價格低廉易加工、價格低廉 。一般不銹鋼制成一般不銹鋼制成多種形體多種形體，如針、釘、髓內(nèi)針、齒冠、，如針、釘、髓內(nèi)針、齒冠、三棱釘?shù)绕骷腿斯ぜ袤w而用于臨床，不銹鋼還用于三棱釘?shù)绕骷腿斯ぜ袤w而用于臨床，不銹鋼還用于制作各種醫(yī)療儀器和手術(shù)器械。制作各種醫(yī)療儀器和手術(shù)器械。2020世紀世紀5050年代，

8、年代，316316不銹鋼的碳含量由不銹鋼的碳含量由0.08%0.08%降低為降低為0.03%0.03%，進一步提高了其在含進一步提高了其在含ClCl溶液體系中的耐蝕性能，降低了材溶液體系中的耐蝕性能，降低了材料致敏性，這就是常見的料致敏性，這就是常見的316L316L不銹鋼不銹鋼3.3.1 不銹鋼不銹鋼1 1）分類與概念）分類與概念現(xiàn)在學習的是第九頁，共85頁 表3.1 316和316L不銹鋼材料的力學性能材料材料狀態(tài)狀態(tài)抗拉強度抗拉強度/MPa屈服強度屈服強度/MPa延伸率延伸率/%洛氏硬度洛氏硬度/HRB退火態(tài)5152054095316冷精軋62031035冷加工8606901230035

9、0退火態(tài)5051954095316L冷精軋60529535冷加工86069012 表表3.13.1給出了奧氏體不銹鋼給出了奧氏體不銹鋼316316和和316L316L的力學性能。顯然，的力學性能。顯然，退火態(tài)的材料硬度與強度較低，退火態(tài)的材料硬度與強度較低，而經(jīng)過而經(jīng)過冷加工后，材料可以具有更高的強度和硬度冷加工后，材料可以具有更高的強度和硬度。這說明此類材料可以在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)力。這說明此類材料可以在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)力學性能。學性能。 但即使是牌號為但即使是牌號為316L316L的不銹鋼在體內(nèi)的特定環(huán)境下（如在高壓或缺氧區(qū)域）也的不銹鋼在體內(nèi)的特定環(huán)境下（如在高壓或缺氧區(qū)域）也會被腐蝕。它們適合做

10、臨時裝置，如會被腐蝕。它們適合做臨時裝置，如骨折固定板、固定螺釘或銷子骨折固定板、固定螺釘或銷子. .?，F(xiàn)在學習的是第十頁，共85頁表表1 幾種主要的不銹鋼的組成、性能和組織幾種主要的不銹鋼的組成、性能和組織鐵素體和馬氏體不銹鋼的耐蝕性隨鐵素體和馬氏體不銹鋼的耐蝕性隨含碳量的降低含碳量的降低和和含鉻量的增含鉻量的增加加而而提高。提高。現(xiàn)在學習的是第十一頁，共85頁 3Cr13 3Cr13和和 4Crl34Crl3型馬氏體不銹鋼用于醫(yī)療器械，如刀、型馬氏體不銹鋼用于醫(yī)療器械，如刀、剪、止血鉗、針頭等。剪、止血鉗、針頭等。 Cr18Ni10 Cr18Ni10型奧氏體不銹鋼可制作各種人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)

11、型奧氏體不銹鋼可制作各種人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器；在口腔科常用于鑲牙、矯形和牙根種植等器件的固定器；在口腔科常用于鑲牙、矯形和牙根種植等器件的制作。制作。不銹鋼骨固定螺釘和骨固定板不銹鋼骨固定螺釘和骨固定板現(xiàn)在學習的是第十二頁，共85頁器 械 包現(xiàn)在學習的是第十三頁，共85頁腐蝕作用造成其長期植入的穩(wěn)定性差腐蝕作用造成其長期植入的穩(wěn)定性差， 密度和彈性模量與人體硬組織相距較大，密度和彈性模量與人體硬組織相距較大，力學相容性差。力學相容性差。溶出的溶出的鎳離子鎳離子有可能誘發(fā)腫瘤的形成及本身無生物活性，難有可能誘發(fā)腫瘤的形成及本身無生物活性，難于和生物組織形成牢固等原因，應(yīng)用比例呈下降趨勢。于和生

12、物組織形成牢固等原因，應(yīng)用比例呈下降趨勢。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.1 不銹鋼不銹鋼2)2)生物相容性生物相容性現(xiàn)在學習的是第十四頁，共85頁 1)1)齒科：齒科：鑲牙、齒科矯形、牙根種植及輔助器件鑲牙、齒科矯形、牙根種植及輔助器件2)2)人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器械：人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器械：人工肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、全人工肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、全 髖關(guān)節(jié)、半髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)、半髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)及 指關(guān)節(jié)。各種規(guī)格的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨加壓螺釘、指關(guān)節(jié)。各種規(guī)格的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨加壓螺釘、 脊椎釘、骨牽引鋼絲、人工椎體和顱骨板等，脊椎釘、骨牽引鋼絲、

13、人工椎體和顱骨板等， 3)3)心血管系統(tǒng)：心血管系統(tǒng)：各種傳感器、植入電極的外殼和合金導線，各種傳感器、植入電極的外殼和合金導線， 可制作不銹鋼的人工心臟瓣膜、血管內(nèi)擴張支架等可制作不銹鋼的人工心臟瓣膜、血管內(nèi)擴張支架等4)4)其它：其它：如用于各種眼科縫線、人工眼導線、眼眶填充、固如用于各種眼科縫線、人工眼導線、眼眶填充、固 定環(huán)等。定環(huán)等。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.1 不銹鋼不銹鋼3)3)臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用現(xiàn)在學習的是第十五頁，共85頁 熱處理原則：熱處理原則：不應(yīng)導致合金在晶界形成不應(yīng)導致合金在晶界形成CrCr4 4析出，通常熱處理析出，通常熱處理 會引起成分

14、的變化，這個問題可通過控制加熱會引起成分的變化，這個問題可通過控制加熱 的均勻性以及合理的熱處理工藝加以解決。的均勻性以及合理的熱處理工藝加以解決。 在熱處理過程中不希望出現(xiàn)的結(jié)果就是在表面形在熱處理過程中不希望出現(xiàn)的結(jié)果就是在表面形 成氧化層，這必須通過成氧化層，這必須通過化學、酸蝕或機械噴砂化學、酸蝕或機械噴砂的方法的方法 去除。去除氧化層后，部件表面被磨光成鏡面或無光去除。去除氧化層后，部件表面被磨光成鏡面或無光 澤的端面，然后清洗，去掉油污，在硝酸中形成表面澤的端面，然后清洗，去掉油污，在硝酸中形成表面 鈍化層，在包裝和殺菌前需要再清洗一次。鈍化層，在包裝和殺菌前需要再清洗一次。3.3

15、 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.1 不銹鋼不銹鋼4)4)加工處理加工處理現(xiàn)在學習的是第十六頁，共85頁 概念：含有較高的鉻和鉬，又稱概念：含有較高的鉻和鉬，又稱鈷鉻鉬合金鈷鉻鉬合金，具有極為，具有極為優(yōu)異的優(yōu)異的 耐腐蝕性（比不銹鋼高耐腐蝕性（比不銹鋼高4040倍）和耐磨性，綜合力學性倍）和耐磨性，綜合力學性 能和生物相容性良好，能和生物相容性良好，可通過精密鑄造成形狀復(fù)雜的可通過精密鑄造成形狀復(fù)雜的 精密修復(fù)體，有硬、中、軟三種類型。精密修復(fù)體，有硬、中、軟三種類型。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金1 1）分類與概念）分類與概念現(xiàn)

16、在學習的是第十七頁，共85頁 鈷基合金通常是指鈷基合金通常是指Co-CrCo-Cr合金，基本上合金，基本上分為兩類分為兩類：一類是：一類是Co-Cr-MoCo-Cr-Mo合金合金，一般通過鑄造加工，鑄造，一般通過鑄造加工，鑄造Co-Cr-MoCo-Cr-Mo合金已經(jīng)在合金已經(jīng)在牙牙科方面科方面應(yīng)用了近幾十年，目前主要用于制造應(yīng)用了近幾十年，目前主要用于制造人工關(guān)節(jié)連接件人工關(guān)節(jié)連接件；另一類是另一類是Co-Ni-Cr-MoCo-Ni-Cr-Mo合金合金，一般通過熱鍛加工，鍛造，一般通過熱鍛加工，鍛造Co-Co-Ni-Cr-MoNi-Cr-Mo合金主要用于制造合金主要用于制造關(guān)節(jié)替換假體連接件的

17、主干，承關(guān)節(jié)替換假體連接件的主干，承受重載荷，受重載荷，如膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)等。如膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)等。 3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金1 1）分類與概念）分類與概念現(xiàn)在學習的是第十八頁，共85頁 Co-Ni-Cr-MoCo-Ni-Cr-Mo合金合金是一種最有名的鈷基合金，它大約含是一種最有名的鈷基合金，它大約含有有Ni35%(Ni35%(質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)) )和和Co35%(Co35%(質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)) )，這種合金在壓力下對海，這種合金在壓力下對海水水( (含有含有ClCl- -) )有有很強的抗蝕性很強的抗蝕性，冷加工可大大增加它的強度。，冷加工可

18、大大增加它的強度。但在提高材料力學性能的同時，也增加了材料的加工難度但在提高材料力學性能的同時，也增加了材料的加工難度。因此，現(xiàn)在。因此，現(xiàn)在采用熱鍛方法制造采用熱鍛方法制造這種合金的植入器械。這種合金的植入器械。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金1 1）分類與概念）分類與概念現(xiàn)在學習的是第十九頁，共85頁 鍛造鍛造Co-Ni-Cr-MoCo-Ni-Cr-Mo合金和鑄造合金和鑄造Co-Cr-MoCo-Cr-Mo合金一樣具有相合金一樣具有相似似的耐磨性能的耐磨性能, ,在關(guān)節(jié)模擬測試中大約是每年被磨損在關(guān)節(jié)模擬測試中大約是每年被磨損0.14mm)0.14

19、mm)。但是。但是，由于由于Co-Ni-Cr-MoCo-Ni-Cr-Mo合金較差的耐磨性能而不提倡用來制作合金較差的耐磨性能而不提倡用來制作關(guān)節(jié)假體的摩擦面。關(guān)節(jié)假體的摩擦面。 鍛造鍛造Co-Ni-Cr-MoCo-Ni-Cr-Mo合金合金具有很具有很高的疲勞強度高的疲勞強度和和極限抗拉強極限抗拉強度度，植入很長時間后，也很少會發(fā)生斷裂。，植入很長時間后，也很少會發(fā)生斷裂。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金1 1）分類與概念）分類與概念現(xiàn)在學習的是第二十頁，共85頁種類種類狀態(tài)狀態(tài)屈服強度屈服強度(MPa)抗拉強度抗拉強度(MPa)延伸率延伸率(%)疲勞

20、強度疲勞強度(MPa)鑄態(tài)5157259.0250CoCrMo固溶退火533114315.0280鍛造962150728.0897退火(ASTM)4506658.0退火35086260.0345CoCrWMo冷加工1310151012.0586退火(ASTM)31086010.0CoNiCrMo固溶退火240655795100050.0冷加工時效158517908.0退火27560050.0CoNiCrMoWFe冷加工828100018.0退火(ISO)27660050.0 表3.2 典型鈷基合金性能現(xiàn)在學習的是第二十一頁，共85頁 Co Co基合金如同其他合金材料一樣，基合金如同其他合金材料

21、一樣，強度提高的同時降低了塑強度提高的同時降低了塑性。性。其彈性模量不隨極限抗拉強度的變化而變化的。彈性模量范圍從其彈性模量不隨極限抗拉強度的變化而變化的。彈性模量范圍從220GPa220GPa到到234GPa234GPa。鑄造和鍛造合金都具有。鑄造和鍛造合金都具有優(yōu)良的抗蝕性優(yōu)良的抗蝕性能。表中能。表中四種鈷基合金，只有鈷鉻鉬合金可以在鑄態(tài)下直接應(yīng)用，其他三類四種鈷基合金，只有鈷鉻鉬合金可以在鑄態(tài)下直接應(yīng)用，其他三類均為醫(yī)用鍛造鈷基合金。均為醫(yī)用鍛造鈷基合金。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金1 1）分類與概念）分類與概念現(xiàn)在學習的是第二十二頁，共8

22、5頁 從耐蝕性看，它也是所用醫(yī)用金屬材料中最好的，一般從耐蝕性看，它也是所用醫(yī)用金屬材料中最好的，一般認為植入人體后認為植入人體后沒有明顯的組織學反應(yīng)沒有明顯的組織學反應(yīng)。但用鑄造鈷基合金。但用鑄造鈷基合金制作的人工髖關(guān)節(jié)在體內(nèi)的松動率較高，其原因是由于金制作的人工髖關(guān)節(jié)在體內(nèi)的松動率較高，其原因是由于金屬屬磨損腐蝕磨損腐蝕造成造成CoCo、NiNi等離子溶出等離子溶出，在體內(nèi)引起巨細胞和組，在體內(nèi)引起巨細胞和組織壞死，從而導致患者疼痛以及關(guān)節(jié)的松動、下沉?？棄乃?，從而導致患者疼痛以及關(guān)節(jié)的松動、下沉。鈷、鈷、鎳、鉻還可以產(chǎn)生皮膚過敏反應(yīng)鎳、鉻還可以產(chǎn)生皮膚過敏反應(yīng)，其中以鈷最為嚴重。，其中以

23、鈷最為嚴重。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金2 2）生物相容性）生物相容性現(xiàn)在學習的是第二十三頁，共85頁3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金3 3）臨床應(yīng)用）臨床應(yīng)用 適合于制造體內(nèi)承載苛刻、耐蝕性要求較高的長期植入適合于制造體內(nèi)承載苛刻、耐蝕性要求較高的長期植入件，臨床上主要用于件，臨床上主要用于人工關(guān)節(jié)（人工關(guān)節(jié)（特別是人體中受載荷最大的髖關(guān)節(jié)）特別是人體中受載荷最大的髖關(guān)節(jié)）人工骨及骨科內(nèi)處固定器件的制造人工骨及骨科內(nèi)處固定器件的制造齒科修復(fù)中的義齒，齒科修復(fù)中的義齒，各種鑄造冠、嵌體及固定橋的制造各種

24、鑄造冠、嵌體及固定橋的制造心血管外科及整形科心血管外科及整形科等等現(xiàn)在學習的是第二十四頁，共85頁3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金3 3）臨床應(yīng)用）臨床應(yīng)用 鈷基合金人體內(nèi)一般保持鈍化狀態(tài)，與不銹鋼比較，鈷基合金鈷基合金人體內(nèi)一般保持鈍化狀態(tài)，與不銹鋼比較，鈷基合金鈍化膜更穩(wěn)定，耐蝕性更好；鈍化膜更穩(wěn)定，耐蝕性更好；在所有醫(yī)用金屬材料中，其耐磨性在所有醫(yī)用金屬材料中，其耐磨性最好；最好；植入體內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的組織反應(yīng)，適合于制造體內(nèi)承載苛刻植入體內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的組織反應(yīng)，適合于制造體內(nèi)承載苛刻的長期植入件。的長期植入件。 在整形外科中，用于制造人工髖

25、關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及接骨在整形外科中，用于制造人工髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及接骨板、骨釘、關(guān)節(jié)扣釘和骨針等。在心臟外科中，用于制造人板、骨釘、關(guān)節(jié)扣釘和骨針等。在心臟外科中，用于制造人工心臟瓣膜等。工心臟瓣膜等?，F(xiàn)在學習的是第二十五頁，共85頁 三種：三種：精密鑄造精密鑄造、機械變形加工機械變形加工和和粉末冶金粉末冶金 由于其由于其價格較高，加工困難，應(yīng)用尚不普及價格較高，加工困難，應(yīng)用尚不普及。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.2 Co基合金基合金4 4）鈷基合金植入器件的制造加工方法）鈷基合金植入器件的制造加工方法現(xiàn)在學習的是第二十六頁，共85頁表表2 幾種主要的鈷基合金的組成、

26、性能和組織幾種主要的鈷基合金的組成、性能和組織口腔、骨板、骨釘、人工髖關(guān)節(jié)口腔、骨板、骨釘、人工髖關(guān)節(jié)較低較低現(xiàn)在學習的是第二十七頁，共85頁CoCrMo合金合金醫(yī)用鈷基合金更適用于體內(nèi)承載條件苛刻的長期植醫(yī)用鈷基合金更適用于體內(nèi)承載條件苛刻的長期植入件。入件?，F(xiàn)在學習的是第二十八頁，共85頁 人造髖關(guān)節(jié)的頭桿部分。從股骨上端插人造髖關(guān)節(jié)的頭桿部分。從股骨上端插進金屬桿，桿頭有一個金屬頭，它嵌在進金屬桿，桿頭有一個金屬頭，它嵌在粘于髖骨窩中的一個塑料臼中。粘于髖骨窩中的一個塑料臼中。 Co基合金現(xiàn)在學習的是第二十九頁，共85頁 Co基合金現(xiàn)在學習的是第三十頁，共85頁 Co基合金現(xiàn)在學習的是第

27、三十一頁，共85頁 在外科植入中運用的在外科植入中運用的TiTi金屬材料有四個級別金屬材料有四個級別（表（表3.33.3），），它們之間的區(qū)別在于它們之間的區(qū)別在于雜質(zhì)含量不同雜質(zhì)含量不同。 O O、N N、C C、H H與與TiTi形成間形成間隙固溶體，隙固溶體，F(xiàn)eFe與與TiTi形成置換固溶體。雜質(zhì)元素的含量過大會形成置換固溶體。雜質(zhì)元素的含量過大會形成脆性化合物。形成脆性化合物。O O、N N和和C C能提高能提高TiTi的強度，降低其塑性。的強度，降低其塑性。TiTi很容易吸氫，很容易吸氫，H H含量過高會產(chǎn)生氫脆，降低其韌性。微量的含量過高會產(chǎn)生氫脆，降低其韌性。微量的FeFe對純

28、鈦對純鈦性能的影響不像性能的影響不像O O、N N、C C那樣強烈。那樣強烈。 Ti-6Al-4VTi-6Al-4V是一種廣泛用于制造植入器械的鈦合金，這種合金是一種廣泛用于制造植入器械的鈦合金，這種合金的主要合金元素是的主要合金元素是Al(5.5%Al(5.5%6.5%6.5%，質(zhì)量分數(shù)，質(zhì)量分數(shù)) )和和V(3.5%V(3.5%4.5%4.5%，質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)) )。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金1 1）分類、組成和性能）分類、組成和性能現(xiàn)在學習的是第三十二頁，共85頁元素元素Ti-6Al-4V氮氮0.030.030.050.050.05

29、碳碳0.100.100.100.100.08氫氫0.0150.0150.0150.0150.0125鐵鐵0.200.300.300.500.25氧氧0.180.250.350.400.13鈦鈦平衡平衡 表3.3 Ti金屬和Ti合金化學成分組成(以質(zhì)量分數(shù)計)3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金現(xiàn)在學習的是第三十三頁，共85頁3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金1 1）分類、組成和性能）分類、組成和性能 商業(yè)用純商業(yè)用純TiTi和和Ti6Al4VTi6Al4V合金的機械立合金的機械立力學性能力學性能如表如表3

30、-43-4，它們的彈性模量約為它們的彈性模量約為110GPa110GPa，大約是鈷基合金的一半。，大約是鈷基合金的一半。表表3-4 Ti及及Ti合金的機械力學性能合金的機械力學性能(ASTM，F(xiàn)136)性能Ti-6Al-4V抗拉強度/MPa240345450550860屈服強度/MPa170275380485795延伸率/%2420181510斷面收縮率/%3030302525現(xiàn)在學習的是第三十四頁，共85頁3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金1 1）分類、組成和性能）分類、組成和性能 TiTi為難熔稀有金屬，熔點為難熔稀有金屬，熔點17621762

31、，密度小、比強度高；，密度小、比強度高；TiTi合金的強度可達到很高的水平，比強度是不銹鋼的合金的強度可達到很高的水平，比強度是不銹鋼的3.5 3.5 倍；倍；TiTi與氧反應(yīng)形成的氧化膜致密穩(wěn)定，有很好的鈍化作用，與氧反應(yīng)形成的氧化膜致密穩(wěn)定，有很好的鈍化作用， 具有很強的耐蝕性。具有很強的耐蝕性。 在生理環(huán)境下，在生理環(huán)境下，TiTi合金的均勻腐蝕很小，不會發(fā)生合金的均勻腐蝕很小，不會發(fā)生 點蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕。點蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕。TiTi合金的磨損與應(yīng)力腐蝕較明顯。合金的磨損與應(yīng)力腐蝕較明顯。現(xiàn)在學習的是第三十五頁，共85頁3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3

32、.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金2 2）生物相容性）生物相容性 鈦是目前已知的鈦是目前已知的生物親和性最好生物親和性最好的金屬之一，鈦易于氧的金屬之一，鈦易于氧反應(yīng)形成致密反應(yīng)形成致密氧化鈦氧化鈦(TiO(TiO2 2) )鈍化膜鈍化膜，植入后引起的組織反，植入后引起的組織反應(yīng)輕微。應(yīng)輕微。凝膠狀態(tài)的凝膠狀態(tài)的TiOTiO2 2膜甚至具有誘導體液中鈣、磷離子膜甚至具有誘導體液中鈣、磷離子沉積生成磷灰石的能力，表現(xiàn)出一定的生物活性和骨結(jié)合能力沉積生成磷灰石的能力，表現(xiàn)出一定的生物活性和骨結(jié)合能力，尤其適合于骨內(nèi)埋植。尤其適合于骨內(nèi)埋植。Ti合金對人體毒性小，密度小，彈性模量接近于合金對人體毒性小，密度

33、小，彈性模量接近于天然骨，是較佳的金屬生物醫(yī)用材料。天然骨，是較佳的金屬生物醫(yī)用材料?，F(xiàn)在學習的是第三十六頁，共85頁 鈦及鈦合金具有優(yōu)異的使用特性，被世界公認是生物鈦及鈦合金具有優(yōu)異的使用特性，被世界公認是生物醫(yī)療領(lǐng)域中優(yōu)異的金屬材料，采用醫(yī)療領(lǐng)域中優(yōu)異的金屬材料，采用鈦及鈦合金制造的股骨鈦及鈦合金制造的股骨頭、髖關(guān)節(jié)、肱骨、顱骨、膝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、掌指頭、髖關(guān)節(jié)、肱骨、顱骨、膝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、掌指關(guān)節(jié)、頜骨以及心瓣膜、腎瓣膜、血管擴張器、夾板、假體關(guān)節(jié)、頜骨以及心瓣膜、腎瓣膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘、緊固螺釘?shù)壬习俜N金屬件移植到人體中，取得了良好的效果等上百種金屬件移

34、植到人體中，取得了良好的效果，被醫(yī)學界給予了很高的評價。，被醫(yī)學界給予了很高的評價。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金3 3）臨床應(yīng)用）臨床應(yīng)用現(xiàn)在學習的是第三十七頁，共85頁臨床應(yīng)用廣泛，其質(zhì)輕、比強度高、臨床應(yīng)用廣泛，其質(zhì)輕、比強度高、力學性質(zhì)接近人骨、強度遠低力學性質(zhì)接近人骨、強度遠低于純鈦，耐疲勞、耐蝕性均于純鈦，耐疲勞、耐蝕性均優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金，且優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金，且生物相容生物相容性和表面活性好，是較為理想的一種植入材料性和表面活性好，是較為理想的一種植入材料。主要用于：修補顱骨，制成鈦網(wǎng)或鈦箔用于修復(fù)腦膜和腹膜主要用于：修補顱

35、骨，制成鈦網(wǎng)或鈦箔用于修復(fù)腦膜和腹膜、人工骨、關(guān)節(jié)、牙和矯形物、人工心臟瓣膜支架、人工心、人工骨、關(guān)節(jié)、牙和矯形物、人工心臟瓣膜支架、人工心臟部件和腦止血夾、口腔頜面矯形頜修補、手術(shù)器械、醫(yī)療臟部件和腦止血夾、口腔頜面矯形頜修補、手術(shù)器械、醫(yī)療儀器頜人工假肢等。儀器頜人工假肢等。3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金3 3）臨床應(yīng)用）臨床應(yīng)用現(xiàn)在學習的是第三十八頁，共85頁鈦合金骨鈦合金骨現(xiàn)在學習的是第三十九頁，共85頁EL1Ti6Al4VEL1Ti6Al4V鈦基合金制作的骨釘和骨板鈦基合金制作的骨釘和骨板鈦基合金的醫(yī)學應(yīng)用：鈦基合金的醫(yī)學應(yīng)用： 廣泛

36、用于制作各種人工關(guān)節(jié)、牙床、人工心臟瓣膜、頭蓋骨修復(fù)等方面。廣泛用于制作各種人工關(guān)節(jié)、牙床、人工心臟瓣膜、頭蓋骨修復(fù)等方面?，F(xiàn)在學習的是第四十頁，共85頁頭顱微型鋼板現(xiàn)在學習的是第四十一頁，共85頁3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金4 4）鈦和鈦合金植入器件的制造）鈦和鈦合金植入器件的制造 鈦是非?；钴S的元素，在高溫有氧氣存在時甚至能燃燒，鈦是非?；钴S的元素，在高溫有氧氣存在時甚至能燃燒，因此在高溫加工處理過程中，需在惰性氣氛或真空條件進行。因此在高溫加工處理過程中，需在惰性氣氛或真空條件進行。氧容易擴散進入鈦使材料變脆，因此，任何加熱處理或鍛造都

37、氧容易擴散進入鈦使材料變脆，因此，任何加熱處理或鍛造都應(yīng)在低于應(yīng)在低于925925C C的條件下進行。由于鈦易磨損，的條件下進行。由于鈦易磨損，在機械加在機械加工過程中易黏刀工過程中易黏刀，使加工變得困難，可，使加工變得困難，可采用電化學加工方法采用電化學加工方法解決這一問題。解決這一問題?，F(xiàn)在學習的是第四十二頁，共85頁 為了改善鈦及鈦合金的耐磨性能，可將鈦制品為了改善鈦及鈦合金的耐磨性能，可將鈦制品表面進行表面進行高溫離子氮化高溫離子氮化及應(yīng)用及應(yīng)用離子注入技術(shù)離子注入技術(shù)處理，通過引起晶格畸變處理，通過引起晶格畸變，使制品表面呈壓力狀態(tài)，從而提高硬度和耐磨性。，使制品表面呈壓力狀態(tài)，從而

38、提高硬度和耐磨性。 3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金4 4）鈦和鈦合金植入器件的制造）鈦和鈦合金植入器件的制造現(xiàn)在學習的是第四十三頁，共85頁3.3 3.3 常用醫(yī)用金屬材料常用醫(yī)用金屬材料3.3.3 鈦和鈦鈦和鈦合金合金4 4）鈦和鈦合金植入器件的制造）鈦和鈦合金植入器件的制造 離子氮化離子氮化后的純鈦及鈦合金硬度分別提高后的純鈦及鈦合金硬度分別提高7 7倍和倍和2 2倍。純鈦倍。純鈦的磨損率降低到原來的的磨損率降低到原來的1/21/2，鈦合金降低到原來的，鈦合金降低到原來的1/61/6；氮化后；氮化后鈦材的年腐蝕率是非氮化的鈦材的年腐蝕率是非

39、氮化的1/31/3。動物實驗表明組織對表面滲氮鈦。動物實驗表明組織對表面滲氮鈦材反應(yīng)輕微，材料無毒性。材反應(yīng)輕微，材料無毒性。 利用離子注入技術(shù)利用離子注入技術(shù)，可在鈦及合金表面注入氮離子，使其表，可在鈦及合金表面注入氮離子，使其表面生成氮化鈦陶瓷涂層，大大提高鈦制品的耐磨，耐蝕性能，如面生成氮化鈦陶瓷涂層，大大提高鈦制品的耐磨，耐蝕性能，如TC4TC4氮化前后，制品在模擬體液中的年腐蝕率降低至原來的氮化前后，制品在模擬體液中的年腐蝕率降低至原來的1/31/3?，F(xiàn)在學習的是第四十四頁，共85頁3.4 3.4 齒科用金屬齒科用金屬3.4.1 齒科汞齊齒科汞齊 汞齊是一種含有汞金屬成分的合金汞齊是

40、一種含有汞金屬成分的合金 。汞在室溫下是液態(tài)。汞在室溫下是液態(tài)，它能與其他金屬反應(yīng)，如銀、錫等，形成一種塑性物質(zhì)，它能與其他金屬反應(yīng)，如銀、錫等，形成一種塑性物質(zhì)，將其填入齲洞中，汞齊隨著時間推移發(fā)生硬化將其填入齲洞中，汞齊隨著時間推移發(fā)生硬化( (凝固凝固) )。 固固態(tài)合金的成分態(tài)合金的成分是：至少是：至少65%65%的銀，不超過的銀，不超過29%29%的錫，的錫，6%6%的銅，的銅，2%2%的鋅和的鋅和3%3%的汞。的汞。 牙醫(yī)在填補齲洞時，一般先在機械研磨器中將微粒狀的牙醫(yī)在填補齲洞時，一般先在機械研磨器中將微粒狀的固態(tài)合金和汞混合，材料變得容易變形，方便操作，然后填固態(tài)合金和汞混合，

41、材料變得容易變形，方便操作，然后填充進準備好的齲洞中。充進準備好的齲洞中。 現(xiàn)在學習的是第四十五頁，共85頁3.4 3.4 齒科用金屬齒科用金屬3.4.1 齒科汞齊齒科汞齊 現(xiàn)在應(yīng)用的汞齊合金的銀合金粉在現(xiàn)在應(yīng)用的汞齊合金的銀合金粉在組成組成、形狀形狀及及包裝包裝等方面都等方面都有了較大有了較大改變改變。在組成方面增加了。在組成方面增加了銅含量銅含量，減少，減少了銀含量了銀含量，使汞齊合金，使汞齊合金既提高了強度又降既提高了強度又降低了成本低了成本。傳統(tǒng)的銀合金粉制品是按比例配料后，在無氧高溫條件下熔化。傳統(tǒng)的銀合金粉制品是按比例配料后，在無氧高溫條件下熔化，澆鑄成錠，再用機械切削粉碎成微細粉

42、末，因此在顯微鏡下為片狀不，澆鑄成錠，再用機械切削粉碎成微細粉末，因此在顯微鏡下為片狀不規(guī)則形。如果將銀合金粉在真空條件下熔化并霧化制粉，則在顯微鏡下規(guī)則形。如果將銀合金粉在真空條件下熔化并霧化制粉，則在顯微鏡下觀察為圓球形顆粒，又稱球形銀合金粉。由于球形粉末比不規(guī)則粉末的觀察為圓球形顆粒，又稱球形銀合金粉。由于球形粉末比不規(guī)則粉末的表面積小，故調(diào)和時所需汞的量也少，因此提高了汞齊合金的強度。另表面積小，故調(diào)和時所需汞的量也少，因此提高了汞齊合金的強度。另外，在包裝方面使用膠囊包裝取代傳統(tǒng)的瓶裝，按比例將一定量的汞和外，在包裝方面使用膠囊包裝取代傳統(tǒng)的瓶裝，按比例將一定量的汞和銀粉末分別裝于膠

43、囊隔膜兩側(cè)，在兩者調(diào)和后完成汞齊化。這樣既減少銀粉末分別裝于膠囊隔膜兩側(cè)，在兩者調(diào)和后完成汞齊化。這樣既減少了汞的污染又節(jié)約了原材料，并提高了汞齊合金的性能。了汞的污染又節(jié)約了原材料，并提高了汞齊合金的性能?，F(xiàn)在學習的是第四十六頁，共85頁3.4 3.4 齒科用金屬齒科用金屬3.4.2 金金 金和金合金的耐久性、穩(wěn)定性和抗蝕性，使它們在牙科上成為很金和金合金的耐久性、穩(wěn)定性和抗蝕性，使它們在牙科上成為很有用的金屬。有用的金屬。 若合金含有若合金含有75%(75%(質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)) )或更多的金和其他貴金屬，它們就能?；蚋嗟慕鸷推渌F金屬，它們就能保留其良好的抗蝕性。銅與金形成的合金可顯著提

44、高其強度，留其良好的抗蝕性。銅與金形成的合金可顯著提高其強度，鉑鉑也能改也能改善其強度，但添加量不能超過善其強度，但添加量不能超過4%4%；否則合金的熔點會提高。；否則合金的熔點會提高。銀銀的加的加入可抵消銅的顏色。加入少量的入可抵消銅的顏色。加入少量的鋅鋅可降低其熔點，并排除在熔化可降低其熔點，并排除在熔化過程中形成的氧。不同成分的金合金各有用途。含金量超過過程中形成的氧。不同成分的金合金各有用途。含金量超過83%83%的合的合金較軟，用于鑲嵌，但其硬度太低而不能承受太高的壓力。金金較軟，用于鑲嵌，但其硬度太低而不能承受太高的壓力。金含量少的較硬合金，用于牙冠和尖端處，可承受較大的壓力。含量

45、少的較硬合金，用于牙冠和尖端處，可承受較大的壓力?，F(xiàn)在學習的是第四十七頁，共85頁Ni-TiNi-Ti合金具有形狀記憶的特性合金具有形狀記憶的特性，微米晶態(tài)的，微米晶態(tài)的Ni-TiNi-Ti合金在接合金在接近室溫時就展現(xiàn)出奇特的形狀記憶效應(yīng)：當溫度低于轉(zhuǎn)近室溫時就展現(xiàn)出奇特的形狀記憶效應(yīng)：當溫度低于轉(zhuǎn)變溫度時進行塑性變形，然后溫度一升高，它就會回復(fù)變溫度時進行塑性變形，然后溫度一升高，它就會回復(fù)到原始形狀。到原始形狀。形狀記憶效應(yīng)形狀記憶效應(yīng)普遍認為與無擴散馬氏體相變有關(guān)，即本質(zhì)普遍認為與無擴散馬氏體相變有關(guān)，即本質(zhì)上就是熱彈性。熱彈性行為歸因于母相和馬氏體的排序秩上就是熱彈性。熱彈性行為歸因

46、于母相和馬氏體的排序秩序。充分地了解與馬氏體相變相關(guān)地機械行為和熱行為是序。充分地了解與馬氏體相變相關(guān)地機械行為和熱行為是必要的。必要的。 形狀記憶合金可用于拱形牙齒矯正。形狀記憶合金可用于拱形牙齒矯正。3.4 3.4 齒科用金屬齒科用金屬3.4.3 Ni-Ti合金合金現(xiàn)在學習的是第四十八頁，共85頁 鉭是化學活性很高的金屬，在生理或其它環(huán)境中，甚至在鉭是化學活性很高的金屬，在生理或其它環(huán)境中，甚至在缺氧的狀態(tài)下，其表面都能立即生成一層化學性能穩(wěn)定的鈍化膜缺氧的狀態(tài)下，其表面都能立即生成一層化學性能穩(wěn)定的鈍化膜，從而使鉭，從而使鉭具有很好的化學穩(wěn)定性具有很好的化學穩(wěn)定性和和抗生理腐蝕性抗生理腐

47、蝕性，并具有，并具有良好的生物相容性良好的生物相容性。鉭植入骨內(nèi)能與周圍生成的新骨直接接觸。鉭植入骨內(nèi)能與周圍生成的新骨直接接觸。最近有研究表面，多孔金屬鉭在其表面進行生物活化處理后。最近有研究表面，多孔金屬鉭在其表面進行生物活化處理后，植入動物體內(nèi)，孔內(nèi)有新骨生成，即具有誘導成骨性。這表，植入動物體內(nèi)，孔內(nèi)有新骨生成，即具有誘導成骨性。這表明金屬鉭具有優(yōu)良的生物學性能。明金屬鉭具有優(yōu)良的生物學性能。3.5 3.5 其他金屬其他金屬3.5.1 醫(yī)用鉭醫(yī)用鉭現(xiàn)在學習的是第四十九頁，共85頁表3-5 鉭合金機械力學性能性能完全退火冷加工拉伸強度/MPa205515屈服強度/MPa140345延伸率

48、/%20302楊氏模量/GPa1903.5 3.5 其他金屬其他金屬3.5.1 醫(yī)用鉭醫(yī)用鉭 鉭合金力學性能見表鉭合金力學性能見表3-53-5?，F(xiàn)在學習的是第五十頁，共85頁 鉭可鉭可加工成板、帶、絲材加工成板、帶、絲材，用于制造骨板、骨釘、夾用于制造骨板、骨釘、夾板、縫合針等外科植入器械板、縫合針等外科植入器械。臨床上，鉭片刻用于修補顱蓋。臨床上，鉭片刻用于修補顱蓋，鉭絲可縫合神經(jīng)、肌腱和血管，鉭板可用于修補骨缺損，鉭，鉭絲可縫合神經(jīng)、肌腱和血管，鉭板可用于修補骨缺損，鉭網(wǎng)可用于修補肌肉組織。此外，在血管金屬支架表面鍍一層鉭網(wǎng)可用于修補肌肉組織。此外，在血管金屬支架表面鍍一層鉭，能明顯提高血

49、管支架的抗血栓性能。通過制造工藝控制和冷，能明顯提高血管支架的抗血栓性能。通過制造工藝控制和冷加工處理，鉭也可以用作承力部位的修復(fù)。加工處理，鉭也可以用作承力部位的修復(fù)。3.5 3.5 其他金屬其他金屬3.5.1 醫(yī)用鉭醫(yī)用鉭現(xiàn)在學習的是第五十一頁，共85頁 鈮為難熔金屬，熔點為鈮為難熔金屬，熔點為24672467C C，其晶體結(jié)構(gòu)為體心立，其晶體結(jié)構(gòu)為體心立方晶體。純鈮的密度為方晶體。純鈮的密度為8.5g/cm8.5g/cm3 3。鈮和鉭的化學性質(zhì)很相鈮和鉭的化學性質(zhì)很相似，具有良好的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性能似，具有良好的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性能。鈮對很多腐蝕介。鈮對很多腐蝕介質(zhì)在冷態(tài)或稍熱的條

50、件下不起反應(yīng)，金屬鈮在空氣中只在溫度質(zhì)在冷態(tài)或稍熱的條件下不起反應(yīng)，金屬鈮在空氣中只在溫度高于高于200200C C時才明顯氧化。鈮和時才明顯氧化。鈮和ClCl、H H、N N分別在分別在200200C C、250250C C、400400C C時才發(fā)生反應(yīng)。時才發(fā)生反應(yīng)。 3.5 3.5 其他金屬其他金屬3.5.2 醫(yī)用鈮醫(yī)用鈮現(xiàn)在學習的是第五十二頁，共85頁表表 3-6 鈮的機械力學性能鈮的機械力學性能(ASTM,F560)性能完全退火冷加工拉伸強度/MPa2753001000顯微硬度/MPa6001100275延伸率/%-1025鈮的力學性能見表鈮的力學性能見表3-63-6。3.5 3.

51、5 其他金屬其他金屬3.5.2 醫(yī)用鈮醫(yī)用鈮現(xiàn)在學習的是第五十三頁，共85頁 鈮可通過鍛造、軋制或拉拔等工序加工成棒、板、管、絲鈮可通過鍛造、軋制或拉拔等工序加工成棒、板、管、絲和異性材等。鈮容易磨損和黏結(jié)刀具，切削加工時宜采用油水和異性材等。鈮容易磨損和黏結(jié)刀具，切削加工時宜采用油水乳化液冷卻，以保持刀具刃部的鋒利性。醫(yī)用鈮一般采用高純?nèi)榛豪鋮s，以保持刀具刃部的鋒利性。醫(yī)用鈮一般采用高純鈮，鈮在醫(yī)學方面與鉭類似，如制髓內(nèi)釘?shù)?。由于其來源和?jīng)鈮，鈮在醫(yī)學方面與鉭類似，如制髓內(nèi)釘?shù)?。由于其來源和?jīng)濟原因，醫(yī)用鈮的用途受到很大的限制。濟原因，醫(yī)用鈮的用途受到很大的限制。3.5 3.5 其他金屬其

52、他金屬3.5.2 醫(yī)用鈮醫(yī)用鈮現(xiàn)在學習的是第五十四頁，共85頁 鉑是一種銀白色金屬，俗稱白金。晶體結(jié)構(gòu)為面心立鉑是一種銀白色金屬，俗稱白金。晶體結(jié)構(gòu)為面心立方。鉑具有高熔點、高沸點和低蒸氣壓的特點，鉑的化學方。鉑具有高熔點、高沸點和低蒸氣壓的特點，鉑的化學性質(zhì)穩(wěn)定。鉑的主要物理性能為：密度性質(zhì)穩(wěn)定。鉑的主要物理性能為：密度21.45g/cm21.45g/cm2 2 (20 (20C)C)，熔點，熔點17691769C C，電阻率，電阻率9.859.85cm (0cm (0C)C)。 常見的鉑合金有鉑銥合金、鉑金合金和鉑銀合金，它們常見的鉑合金有鉑銥合金、鉑金合金和鉑銀合金，它們均具有均具有極好

53、的抗蝕性能極好的抗蝕性能和和物理化學穩(wěn)定性物理化學穩(wěn)定性。用鉑及其合金制造。用鉑及其合金制造的微探針廣泛用于人體神經(jīng)系統(tǒng)的各種植入性檢測和修復(fù)用電的微探針廣泛用于人體神經(jīng)系統(tǒng)的各種植入性檢測和修復(fù)用電子裝置，心臟起搏器等。鉑及其合金的力學性能較差及其成本子裝置，心臟起搏器等。鉑及其合金的力學性能較差及其成本較高，限制了其在醫(yī)學上的推廣應(yīng)用較高，限制了其在醫(yī)學上的推廣應(yīng)用 。3.5 3.5 其他金屬其他金屬3.5.3 醫(yī)用鉑醫(yī)用鉑現(xiàn)在學習的是第五十五頁，共85頁腐蝕：腐蝕：材料與周圍介質(zhì)的化學、電化學或物理溶解作用而導致材料與周圍介質(zhì)的化學、電化學或物理溶解作用而導致 的破壞過程；的破壞過程；

54、是金屬與它所處的環(huán)境之間發(fā)生的一種不希望出現(xiàn)的化是金屬與它所處的環(huán)境之間發(fā)生的一種不希望出現(xiàn)的化 學反應(yīng)，將會導致金屬形成氧化物、氫氧化物或其他化學反應(yīng)，將會導致金屬形成氧化物、氫氧化物或其他化 合物而持續(xù)析出。合物而持續(xù)析出。4 4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕現(xiàn)在學習的是第五十六頁，共85頁本質(zhì)上是電化學腐蝕。本質(zhì)上是電化學腐蝕。其腐蝕原理與原電池的工作原理相類似其腐蝕原理與原電池的工作原理相類似 產(chǎn)生電子被稱為陽極產(chǎn)生電子被稱為陽極( (氧化氧化) )， 消耗電子被稱為陰極消耗電子被稱為陰極( (還原還原) ) 在任何金屬表面都可產(chǎn)生陰極還原，在任何金屬表面都可產(chǎn)生陰極還原， 在

55、陽極氧化產(chǎn)生腐蝕。在陽極氧化產(chǎn)生腐蝕。4 4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕4.1 腐蝕的機理腐蝕的機理現(xiàn)在學習的是第五十七頁，共85頁4 4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕4.2 生理腐蝕生理腐蝕 -金屬材料在體內(nèi)與人體體液之間發(fā)生的腐蝕現(xiàn)在學習的是第五十八頁，共85頁 分類：分類： (1) (1) 全面腐蝕全面腐蝕 又稱為均勻腐蝕又稱為均勻腐蝕 金屬材料表面各處腐蝕破壞深度差別很小，沒有腐蝕破壞特金屬材料表面各處腐蝕破壞深度差別很小，沒有腐蝕破壞特別嚴重和特別輕微或甚至看不出腐蝕破壞的表面區(qū)域。別嚴重和特別輕微或甚至看不出腐蝕破壞的表面區(qū)域。 在人體內(nèi)，金屬材料的均勻腐蝕速率較

56、低，年失重率較小，在人體內(nèi)，金屬材料的均勻腐蝕速率較低，年失重率較小，一般不存在對材料的結(jié)構(gòu)強度造成大的破壞。但由于均勻腐蝕一般不存在對材料的結(jié)構(gòu)強度造成大的破壞。但由于均勻腐蝕是在大面積上發(fā)生的，腐蝕產(chǎn)物及其金屬離子進入人體的數(shù)量是在大面積上發(fā)生的，腐蝕產(chǎn)物及其金屬離子進入人體的數(shù)量較多，對周圍組織的生長會有不利的影響。較多，對周圍組織的生長會有不利的影響。4 4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕4.2 生理腐蝕生理腐蝕現(xiàn)在學習的是第五十九頁，共85頁(2) (2) 局部腐蝕局部腐蝕: : 不同區(qū)域的腐蝕破壞深度遠遠超過了腐蝕破不同區(qū)域的腐蝕破壞深度遠遠超過了腐蝕破 壞的平均深度。對材料

57、的結(jié)構(gòu)強度影響較大。壞的平均深度。對材料的結(jié)構(gòu)強度影響較大。 點蝕：點蝕：在金屬表面局部出現(xiàn)了微電池作用在金屬表面局部出現(xiàn)了微電池作用 晶間腐蝕晶間腐蝕：發(fā)生在材料內(nèi)部晶粒邊界上：發(fā)生在材料內(nèi)部晶粒邊界上, ,導致力學性導致力學性 能下降能下降 縫隙腐蝕：縫隙腐蝕：由于環(huán)境中化學成分的濃度分布不均勻引由于環(huán)境中化學成分的濃度分布不均勻引 起，屬閉塞電池腐蝕，多發(fā)生在界面部位起，屬閉塞電池腐蝕，多發(fā)生在界面部位4 4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕4.2 生理腐蝕生理腐蝕現(xiàn)在學習的是第六十頁，共85頁 (3) (3) 磨蝕磨蝕: :植入器件之間切向反復(fù)的相對滑動所造成的表植入器件之間切向反

58、復(fù)的相對滑動所造成的表 面磨損和腐蝕環(huán)境作用所造成的腐蝕。面磨損和腐蝕環(huán)境作用所造成的腐蝕。(4) (4) 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕: :在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下出現(xiàn)的一種在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下出現(xiàn)的一種 加速腐蝕的行為。在裂紋尖端處可發(fā)生力學和加速腐蝕的行為。在裂紋尖端處可發(fā)生力學和 電化學綜合作用，導致裂紋迅速擴展而造成植電化學綜合作用，導致裂紋迅速擴展而造成植 入器件斷裂失效。入器件斷裂失效。4 4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕4.2 生理腐蝕生理腐蝕現(xiàn)在學習的是第六十一頁，共85頁(5) (5) 疲勞腐蝕疲勞腐蝕: :材料在腐蝕介質(zhì)中承受某些應(yīng)力的循環(huán)作材料在腐蝕介質(zhì)中承受某些應(yīng)

59、力的循環(huán)作 用所產(chǎn)生的腐蝕，表面微裂紋和缺陷可使用所產(chǎn)生的腐蝕，表面微裂紋和缺陷可使 疲勞腐蝕加劇。疲勞腐蝕加劇。 (6) (6) 電偶腐蝕電偶腐蝕: :發(fā)生在兩個具有不同電極電位的金屬配件發(fā)生在兩個具有不同電極電位的金屬配件 偶上的腐蝕。偶上的腐蝕。4 4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕4.2 生理腐蝕生理腐蝕現(xiàn)在學習的是第六十二頁，共85頁4 4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕醫(yī)用金屬材料的腐蝕4.3 常用金屬材料的耐腐蝕性能常用金屬材料的耐腐蝕性能 通過陽極極化曲線檢測表明，金屬材料的耐蝕性為通過陽極極化曲線檢測表明，金屬材料的耐蝕性為鈦合金鈦合金 鈷基合金鈷基合金 不銹鋼不銹鋼提高金屬的抗腐

60、蝕性能的途徑提高金屬的抗腐蝕性能的途徑：（1 1）在）在材料表面形成保護層材料表面形成保護層（2 2）提高材料表面光潔度）提高材料表面光潔度現(xiàn)在學習的是第六十三頁，共85頁不銹鋼：不銹鋼：在不銹鋼中加入鉻、鎳或鈷，或制成在不銹鋼中加入鉻、鎳或鈷，或制成Co-Ni-Cr-TiCo-Ni-Cr-Ti 合金；降低不銹鋼中的合金；降低不銹鋼中的SiSi、MnMn等雜質(zhì)元素及非金等雜質(zhì)元素及非金 屬夾雜物，其耐腐蝕性能可大大提高。屬夾雜物，其耐腐蝕性能可大大提高。 貴金屬：貴金屬：有較強抗蝕性，如果僅考慮抗蝕性的話，是理想有較強抗蝕性，如果僅考慮抗蝕性的話，是理想 的植入材料。的植入材料。 鈦及鈦合金：