CN1360073A - 新型生体埋入Ti基合金材料 - Google Patents
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Abstract
一种新型生体埋入Ti基合金材料,其特征在于:它由Ti、Zr、Nb混合而成Ti基合金,进行真空熔炼、开坯锻造制出Ti基合金铸件;再进行真空热处理、拉伸、精轧及各种精密成型加工制成成品。如:人工骨骼、人工血管、人工脏器、体育用品等。本发明具有高强度、高弹性、无毒、高造影性和加工性的新型生体埋入Ti基合金材料。它的出现必将给生体用金属材料工业带来可观的经济和社会效益。
Description
本发明属于生体金属材料，特别涉及一种新型无毒、超高弹性及高造影性生体埋入Ti基合金的组分构成。
进入21世纪后，60岁以上的高龄者将显著增加，随之而来的是疾病患者的增加。因此相关的生体材料、例如人工骨骼、人工脏器、人体内的辅助支持器具等用材料的需求量会急剧增大。而为了使人类健康长寿，则必须提高医疗水平。尤其在我国急需函待开发具有国际领先水平的高强度、高安全性、高机能性的无毒高造影性高弹性生体用金属材料，有利于国富民安。
众所周知，生体材料是指与人类细胞和组织接触使用的材料，例如：人工骨骼、牙齿的替代材料，人工组织内的材料等，均为与组织紧密接触的材料。因此，它必须满足与人体接触具有的亲和性，无毒性，高造影性等各种性能指标。而目前国际上所使用的生体材料，无论是机械性能、物理性能还是化学性能均未能满足上述性能指标。其采用的生体材料大多为不锈钢、Ni-Ti合金及Al、Ni、Co、Cr、V、Fe、Mo等作为添加元素的Ti基合金，经研究发现添加Ni、Al等元素的Ti基合金可引起痴呆、过敏、组织坏死和癌病变。使用此材料后的医疗事故频繁发生而引起了各国专家的高度重视，他们急需研究开发出更加先进的符合人体机能需要的高安全性、高机能性的生体埋入材料。据发明人所知，到目前为止尚无能替代Ni-Ti合金、不锈钢、Co基合金埋入的新型生体用金属材料开发成功。
本发明的目的旨在提供一种主要应用于人工骨骼、人工脏器、人工辅助支持器具的高强度、高弹性、无毒、高造影性和加工性的新型生体埋入Ti基合金材料。
本发明的构思，按如下技术方案实现：一种新型生体埋入Ti基合金材料，其特征在于：它由Ti、Zr、Nb混合而成Ti基合金，其组分及重量百分比为：(原子百分比)
Ti 40-70％；Zr 15-30％；Nb 15-30％。
在本方案中，该组分中可以增添Ta，其组分及重量百分比为：(原子百分比)
Ti 40-70％；Zr 15-30％；Nb 5-10％；Ta 10-20％。
在本方案中，该组分中可以增添X＝Mo、V、Pt、Au、Sn、Ag，其组分及重量百分比为：
Ti 50-70％；Zr 20-30％；Nb 5-10％；X＝5-10％。
该生体用金属材料可应用于人体材料。还可以应用于眼镜材料、体育用品材料及弹性材料。
本发明体现的优越性在于：它由于采用了对人体无害的Ti、Zr、Nb、Ta合金元素，具有无毒性、高造影性而应用于人体脏器埋入材料及高级眼镜架、高尔夫球拍材料。并与现有的生体用金属材料相比，具有高强度1100MPa；弹性率为40GPa以上接近骨骼的弹性率(28GPa)；造影性为纯Ti的10倍，不锈钢的2倍，而且具有极好的塑性加工性、溶接性。除此之外，该合金无磁性，其组织为β单相。经科学实验得出以下对比性能指标：
| 耐蚀性 | 毒性 | 造影性 | 杨氏模量 | 强度MPa | 塑性％ | 硬度HV | |
| Ti 合金 | 优于不锈钢3倍 | 优于不锈钢10倍 | 优于不锈钢2-3倍 | 65Gpa | 1300时效处理 | 10 | 350 |
| 不锈钢 | - | - | - | 200Gpa | 300 | 30 | 180 |
结合本发明的制备流程图和实施例进一步说明本发明：
附图1为本发明的制备流程图。X＝Mo、V、Pt、Au、Sn、Ag
参照附图1：按照本发明的组分配方Ti40％，Zr30％，Nb30％；或采用组分配方Ti40％，Zr30％，Nb10％，Ta20％，或在配方中可以添加X＝Mo、V、Pt、Au、Sn、Ag元素，配料后，进行真空熔炼、开坯锻造制出Ti基合金铸件；再进行真空热处理、拉伸、精轧及各种精密成型加工制成成品。如：人工骨骼、人工血管、人工脏器、体育用品等，并可括展应用于宇宙、航空材料、海洋产业材料、音响材料、弹簧材料、减震材料以及眼镜材料。本发明的出现必将给生体用金属材料工业带来可观的经济和社会效益。
Claims (5)
1.一种新型生体埋入Ti基合金材料，其特征在于：它由Ti、Zr、Nb混合而成Ti基合金，其组分及重量百分比为：(原子百分比)
Ti 40-70％；Zr 15-30％；Nb 15-30％。
2.按照权利要求1所述的新型生体埋入Ti基合金材料，其特征在于：它的组分中可以增添Ta，其组分及重量百分比为：(原子百分比)
Ti 40-70％；Zr 15-30％；Nb 5-10％；Ta 10-20％。
3.按照权利要求1所述的新型生体埋入Ti基合金材料，其特征在于：该组分中可以增添X＝Mo、V、Pt、Au、Sn、Ag，其组分及重量百分比为：
Ti 50-70％；Zr 20-30％；Nb 5-10％；X＝5-10％。
4.一种按照权利要求1或2、3所述的新型生体埋入Ti基合金材料的组分比例制成的金属材料，其特征在于：该金属材料可应用于人体材料。
5.一种按照权利要求1或2、3所述的新型生体埋入Ti基合金材料的组分比例制成的金属材料，其特征在于：该金属材料还可以应用于眼镜材料、体育用品材料及弹性材料。
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