外科植入物用Ti-6Al-4V棒材標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)物對(duì)比分析
1、引言
鈦由于其比重小、強(qiáng)度高， 在人體內(nèi)耐腐蝕性能良好，對(duì)人體組織無刺激、無毒性、無炎性及過敏反應(yīng)，被當(dāng)今醫(yī)療外科業(yè)列為繼不銹鋼、鈷基合金[1]之后的第三代金屬，因此鈦及其合金是一種理想的醫(yī)用金屬。使用鈦及鈦合金制造的人造骨骼[2]，在骨頭損壞的地方使用鈦片與鈦螺絲釘，幾個(gè)月后骨頭就會(huì)重新生長(zhǎng)在鈦片的小孔與螺絲里，新的肌肉纖維就包在鈦的薄片上，起到支撐和加固作用，因此可以把鈦稱為親生物金屬。
早在20世紀(jì)50年代就由美國(guó)和英國(guó)首次將純鈦用于生物體[3]。隨著多年來科研、生產(chǎn)和應(yīng)用，相應(yīng)建立了一系列外科植入物鈦加工材的標(biāo)準(zhǔn)。1999年美國(guó)新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家通過細(xì)化純鈦金屬的顯微組織，開發(fā)出一種制造高強(qiáng)鈦金屬外科植入物的技術(shù)。采用該技術(shù)制造出的細(xì)晶結(jié)構(gòu)的純鈦金屬具有與骨組織良好的親和性，且其強(qiáng)度也比粗晶粒鈦金屬好。其后，美國(guó)、英國(guó)和俄羅斯首先將Ti-6Al-4V合金用于人體植入物。Ti-6Al-4V合金具有所有植入人體金屬的最佳綜合性能。與純鈦相比，該合金具有足夠的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度[4]，并且還具有良好的延展性，通常該合金植入體可通過鍛造、軋制生產(chǎn)，但也可采用鑄造生產(chǎn)。此外，Ti-6Al-4V合金可以通過控制成分、或者通過調(diào)整加工參數(shù)改善強(qiáng)度。通過合理的加工工藝，該合金還可獲得好的疲勞壽命[5]。
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4、結(jié)論
本文通過國(guó)內(nèi)外外科植入物標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比及實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法，使用德國(guó)蔡司電子顯微鏡、萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)、硬度測(cè)試儀等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，從化學(xué)成分、力學(xué)性能、顯微組織及維氏硬度上分析了國(guó)內(nèi)外醫(yī)療用Ti-6Al-4V棒絲的差異。通過對(duì)比分析得出：
1、國(guó)內(nèi)在外科植入物用鈦及鈦合金標(biāo)準(zhǔn)制定上已逐步完善，并在各項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)上與國(guó)際水平接軌。
2、根據(jù)國(guó)內(nèi)制定的外科植入物標(biāo)準(zhǔn)，可以生產(chǎn)出符合國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)要求的外科植入物加工材。但是，獲得高品質(zhì)和質(zhì)量穩(wěn)定的材料不能單純的考慮材料的常規(guī)性能，對(duì)于質(zhì)量保證、隱含的（未在標(biāo)準(zhǔn)中顯示）指標(biāo)也是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。
3、文中提出的諸如初生α含量問題，有待材料供方和植入體制造方進(jìn)行合作，探討如何進(jìn)一步優(yōu)化一些隱含的參數(shù)來提高材料的高疲勞壽命Nf和降低材料的裂紋擴(kuò)展能力。
