生物医用钛合金质料是专指用于生物医学工程的一类功效结构质料，，，，，，，详细指是用于外科植入物和矫形器械产品的生产和制造[1]。。。。。。。

钛棒、钛锻件等钛合金加工材的生产制备涉及冶金，，，，，，，压力加工，，，，，，，复合质料和化工等领域，，，，，，，是天下上公认的高手艺产品。。。。。。。医用钛棒、钛锻件钛丝等钛及钛合金最先由航天、航空、国防军工领域逐渐进入到民用消耗领域[2]。。。。。。。诸如医疗卫生行业中的植入物，，，，，，，医疗器械；；；；；；；体育休闲业的钛高尔夫球杆以及钛眼镜架、钛手表、钛自行车等产品，，，，，，，对钛加工材的需求量在一直增大。。。。。。。随着生物手艺的蓬勃生长和重大突破，，，，，，，生物医用金属质料及其制品工业将生长成为天下经济的一个支柱工业[3]。。。。。。。

其中，，，，，，，钛及其合金依附着质轻，，，，，，，弹性模量低，，，，，，，无毒无磁，，，，，，，抗侵蚀，，，，，，，强度高、韧性好等优良的综合性能，，，，，，，于近年来的需求量也泛起了快速稳步的增添[4]。。。。。。。同时，，，，，，，随着钛合金最先进 入整形外科等领域，，，，，，，新的潜在市场需求泛起，，，，，，，未来钛合金市场将会泛起更快速的增添。。。。。。。

1、医用钛合金的研究希望

1.1 医用钛合金的分类

钛合金按质料显微组织类型可分为：α 型，，，，，，，α+β 型和β 型钛合金3 类；；；；；；；其典范性能如表1 所示。。。。。。。

1.2 医用钛合金的生长趋势

经文献调研[8-14] 发明，，，，，，，海内外的相关研究学者一致以为医用钛合金的生长履历了三个标记性的阶段，，，，，，，第一阶段是以纯钛和Ti-6Al-4V 合金为代表的；；；；；；；第二阶段是以Ti-5A1-2.5Fe、Ti-6A1-7Nb 为代表的新型α+β 型合金；；；；；；；第三阶段是主要开发与研制具有更好生物相容性和更低弹性模量β- 钛合金的阶段。。。。。。。

理想的生物医用钛合金质料[15] 必需知足有以下条件：优异的生物相容性、弹性模量低、密度低、防腐性能好、无毒、屈服强度高、疲劳寿命长、室温下有较大的塑性、易成 形、易铸造等。。。。。。。

而现在一直普遍应用于植入物质料的主要合金为Ti-6A1-4V 和Ti-6A1-4VELI。。。。。。。

有文献报道[16-19]V 元素可引起恶性组织反应，，，，，，，可能对人体爆发毒副作用，，，，，，，Al 则会引起骨质松散和精神杂乱等病症；；；；；；；为相识决此问题，，，，，，，当宿世物质料学家便致力于探索与研究不含V、Al 的新型生物医用钛合金质料，，，，，，，在此之前很有须要搞清晰什么样的合金元素是适合添加的既无毒又切合生物相容性原理的。。。。。。。

有研究[20-23] 发明含钼，，，，，，，铌，，，，，，，钽，，，，，，，锆等无毒元素的β 钛合金含有较高含量的β 稳固元素，，，，，，，与α+β 型钛合金相比，，，，，，，具有较低的弹性模量（E=55~80GPa）以及更好的剪切性能 和韧性，，，，，，，更适于作为植入物植入人体。。。。。。。

2、钛合金的应用

2.1 钛合金的医用基础

使用钛及钛合金作为人体植入物的优势主要有：

（1）密度(20℃ )=4.5g/cm³，，，，，，，质轻。。。。。。。植入人体内：减轻人体负荷量，，，，，，，作为医疗器械：减轻医务职员操作负荷。。。。。。。

（2）弹性模量低，，，，，，，纯钛为108 500 MPa，，，，，，，植入人体内：与人体自然骨更靠近，，，，，，，利于接骨，，，，，，，镌汰骨头对植入物的应力屏障效应。。。。。。。

（3）无磁性，，，，，，，不受电磁场和雷雨天气影响，，，，，，，利于使用后的人体清静。。。。。。。

（4）无毒性，，，，，，，作为植入物对人体无毒副作用。。。。。。。

（5）抗侵蚀性（生物惰性金属质料），，，，，，，在人体血液的浸泡情形中有优异的耐侵蚀性能，，，，，，，包管与人体血液及细胞组织的相容性好，，，，，，，作为植入物不爆发人体污染，，，，，，，不会爆发过敏反应，，，，，，，这是钛及钛合金应用的基础条件。。。。。。。

（6）强度高、韧性好，，，，，，，因外伤、肿瘤等因素导致骨、枢纽损害，，，，，，，为建设稳固的骨支架，，，，，，，必需借助弧型板、螺丝钉、人造骨及枢纽等，，，，，，，这些植入物要恒久留置于人体内，，，，，，，会受到人 体的弯曲、扭转、挤压、肌肉缩短力等作用，，，，，，，要求植入物具有高的强度和韧性。。。。。。。

2.2 钛合金的医用领域及骨科领域市场情形

随着植入物用钛棒、钛锻件、钛丝等钛合金的开发研制、钛材品种的增多及价钱的降低，，，，，，，钛在民用工业中的应用成倍增添。。。。。。。CFDA 将医疗器械凭证其清静性由高至低分为三个品级，，，，，，，并划分由三级政府举行监视治理，，，，，，，钛及钛合金质料的植入物属于第三类医疗器械，，，，，，，并为高值耗材类。。。。。。。细分市场占比凌驾5% 的子行业包括体外诊断，，，，，，，心脏，，，，，，，影像诊断，，，，，，，骨科，，，，，，，眼科，，，，，，，整形六大细分领域。。。。。。。

其中体外诊断、骨科和心脏介入是海内增速最快的高值耗材。。。。。。。生物医用钛及其合金质料的应用履历了3 个标记性阶段[27] ：

应用初期50 年月初，，，，，，，首先在英国和美国，，，，，，，商业纯钛被用来制造接骨板、螺钉、髓内钉和髋枢纽。。。。。。。瑞士Mathys 公司也接纳Ti-6A1-7Nb 合金制造非扩髓带锁髓内钉系统( 包括胫骨、肱骨、股骨) 及用于治疗股骨颈骨骨折的中空螺钉等。。。。。。。

多孔Ni—Ti(PNT) 合金生物活性子料制造颈、腰椎间融合器(Cage) 加拿大BIORTHEX 公司研制出接纳多孔Ni—Ti 合金专利质料ACTIPORE 伽制造颈、腰椎间融合器用于骨科脊柱损伤的治疗。。。。。。。

新型β 钛合金可兼顾骨科，，，，，，，齿科和血管介入等多种用途的先进质料骨科医疗器械行业占比全球医疗器械市场份额的9%，，，，，，，且仍处于快速增添中。。。。。。。骨科医疗器械市场的主要划分为四个领域创伤、枢纽、脊柱和其他。。。。。。。其中创伤类是现在唯一没有被外企占有主要市场份额的细分领域，，，，，，，主要缘故原由是该领域产品手艺含量较低，，，，，，，易仿制，，，，，，，手术难度较小。。。。。。，，，，，众多二三级医 院都可举行，，，，，，，外企无法周全笼罩。。。。。。。创伤类产品可以分为内牢靠和外牢靠器械，，，，，，，内牢靠创伤类产品包括髓内钉、接骨板和螺钉等，，，，，，，2012 年海内骨科市场中创伤占比34%，，，，，，，枢纽28%，，，，，，，脊柱20%，，，，，，，其他18%。。。。。。。大枢纽属于高端医疗器械，，，，，，，手艺壁垒较高，，，，，，，现在主流医院对骨科质料的选用上都是以入口为主，，，，，，，在手艺、设计、研发、质料、外貌处置惩罚工艺等方面，，，，，，，国产与入口产品还保存差别。。。。。。。

人工枢纽主要分为人工膝、髋、肘、肩、指、趾枢纽等，，，，，，，其中最主要的枢纽置换包括髋枢纽和膝枢纽，，，，，，，合计凌驾全球枢纽置换市场的95%。。。。。。。脊柱植入器械包括胸腰椎钉板系统，，，，，，， 颈椎钉板系统和融合器系统等，，，，，，，其中椎间融合器系统主要用于椎间盘替换的治疗，，，，，，，也是最主要的细分领域，，，，，，，约占整个脊柱植入市场的一半。。。。。。。

3、结语

钛合金的优越性能成绩了其在医用领域的领先职位。。。。。。。钛合金的质料设计与制备手艺随着生物手艺的突破和医疗应用的大宗需求获得了快速生长。。。。。。。

现在生产的医用钛合金主要为α+β 型钛合金。。。。。。。从制备工艺来看，，，，，，，TC4(TC4ELI) 的生产现在占有主要市场份额。。。。。。。β型钛合金由于在生物相容性和力学相容性方面具有一定的优势，，，，，，，因此已经成为新型医用钛合金的研究热门，，，，，，，是在医用植入物领域最具潜力的手艺。。。。。。。

以后钛合金的生产手艺应向着低模量，，，，，，，高强度，，，，，，，具有优异生物相容性和力学相容性的偏向生长。。。。。。。从生长趋势来看，，，，，，，β 型钛合金将成为未来生长的偏向和医用钛合金市场的主流。。。。。。。

参考文献：

[1] 吴义舟，，，，，，，郭爱红. 生物医用钛合金生长和研究现状[J]. 质料开发与应用，，，，，，，2010，，，，，，，25(2) ：81-84.

[2] 2010-2013 年钛合金行业生长远景剖析及投资危害展望报告[R].2009.

[3] 刘福，，，，，，，吴树建，，，，，，，王立强. 新型医用钛合金的特点及生长现状[J]. 质料热处置惩罚手艺，，，，，，，2008，，，，，，，37(6) ：100-103.

[4] Mitsuo Niinomi.Mechanical biocompatibilities of titaniumalloys for biomedical applications[J].Journal of the MechanicalBehavior of Biomedical Materials，，，，，，，1(2008) ：30–42.

[5] 詹文革. 生物医用钛及钛合金的研制、生产和应用[J]. 钛工业希望，，，，，，，2007，，，，，，，24（1）：4-8.

相关链接