医用金属材料相关知识.pptx

医用金属材料医用金属材料06材料二郑祖友16/11/09医用金属材料相关知识第1页医用金属材料医用金属材料人体环境中对金属植入物腐蚀常见金属植入材料生物医用钛及钛合金医用金属材料相关知识第2页人体环境特点人体环境特点体液是质量分数约为1%NaCl、少量其它盐类及有机化合物充气溶液。有些人说人体与温暖海水相同。在人体不一样部位，甚至同一部位不一样时刻，人体组织内体液成份不一样。电化学腐蚀基本规律对人体环境中植入材料腐蚀完全适用。人体体人体体液环境液环境 由体液由体液组成组成 各种多样各种多样 电解质溶电解质溶液液医用金属材料相关知识第3页人体环境可能发生腐蚀形式：人体环境可能发生腐蚀形式：还有其它腐蚀形式，如晶间腐蚀（不锈钢最易发生腐蚀形式）、应力腐蚀、微动腐蚀等。均匀腐蚀点腐蚀点腐蚀电偶腐蚀电偶腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀磨损腐蚀磨损腐蚀腐蚀疲劳腐蚀疲劳医用金属材料相关知识第4页均匀腐蚀是指接触腐蚀介质金属表面全部产生腐蚀现象。大面积发生，以金属离子形式进入人体组织里量还是相当可观，影响生物相容性，增加病人痛苦甚至危及生命。点腐蚀是一个腐蚀集中在金属（合金)表面数十微米范围内且向纵深发展腐蚀行式。形成条件：钝化膜，特殊离子，电位差。均匀腐蚀点腐蚀点腐蚀医用金属材料相关知识第5页缝隙腐蚀是指连接处出现狭窄缝隙，电解质溶液进入，使缝内金属与缝外金属组成短路原电池，而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。电偶腐蚀是因为腐蚀电位不一样，造成同一介质中异种金属接触处局部腐蚀。在多个零件组成植入装置中，选取材料不一样就轻易产生电偶腐蚀。手术时也要注意。电偶腐蚀电偶腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀医用金属材料相关知识第6页腐蚀疲劳是指金属材料在交变应力共同作用下产生断裂现象。腐蚀疲劳裂纹总是从植入器件表面发生，所以能够对植入器件喷丸处理提升疲劳寿命。磨损腐蚀是因为植入器件之间重复相正确滑动所造成 表面磨损与腐蚀环境综合作用结果。磨损腐蚀造成点蚀坑或颗粒形状斑疤。磨损腐蚀磨损腐蚀腐蚀疲劳腐蚀疲劳医用金属材料相关知识第7页医用金属材料严格满足以下要求：有足够力学强度和抗疲劳性能有极好耐腐蚀性能,无磁性必须无毒、无致癌性与过敏反应含有良好光洁度4123材料易于制造,价格适当5医用金属材料相关知识第8页常见医用金属材料及特点（优点）常见医用金属材料及特点（优点）良好稳定性和加工性能。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耐腐蚀性能和综协力学性能,且加工工艺简便耐腐蚀和力学性能综合衡量,它是最优良材料之一医用金属材料在很多生物材料中,因为含有较高强度和韧性,适合用于修复和置换人体硬组。.医用金属材料相关知识第9页骨折不愈，钢板钢板螺钉松动。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。医用金属材料相关知识第10页术后6个月，钛钛人工骨完全吸收，骨折愈合，患者左上臂活动恢复正常医用金属材料相关知识第11页钛及钛合金优势：钛及钛合金优势：20时密度为 4.5 g/cm3，仅为不锈钢 56%。植入人体内大幅度减轻了人体负荷量，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53%，植入人体内与人体自然骨更靠近，有利于接骨，能够降低骨头对植入物应力屏蔽效应。钛及钛合金是无磁性金属，不受电磁场和雷雨天气影响，这有利于使用后人体安全。1质轻2弹性模量低3无磁性医用金属材料相关知识第12页钛及钛合金优势：钛及钛合金优势：钛及钛合金无毒性，作为植入物对人体无毒副作用。在人体血液浸泡环境中含有优异耐腐蚀性，确保了与人体血液及细胞组织相容性好，作为植入物不产生人体污染，不会发生过敏反应。长久留置于人体内，会受到人体弯曲、扭转、挤压、肌肉收缩力等作用，要求植入物含有高强度和韧性。钛合金，完全能够满足人体植入物要求。4无毒性5抗腐蚀性 6强度高、韧性好医用金属材料相关知识第13页髋关节钛制金属件（有上百种）钛制金属件（有上百种）:股骨头肱骨颅骨肘关节肩关节掌指关节颌骨心辨膜肾辨膜血管扩张器夹板假体紧固螺钉膝关节医用金属材料相关知识第14页研发觉实状况：研发觉实状况：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%是Ti-6Al-4V钛合金。伴随医用型 Ti-6Al-4V钛合金应用发展，开发出含有高断裂韧性，低裂纹扩展低间隙元素型Ti-6Al-4V ELI钛合金。材料学界教授主动开发无铝、钒新型钛合金，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钛合金未证实 Ti-6Al-4V钛合金制品在人体中危害作用，从综合性能、良好变形加工与价格定位上看，Ti-6Al-4V合金依然是至今为止最理想人体植入物金属材料。医用金属材料相关知识第15页Thank You!16/11/09医用金属材料相关知识第16页