生物医用多孔钛合金材料的制备

  本文关键词：生物医用多孔钛合金材料的制备，由笔耕文化传播整理发布。

与致密材料相比,生物医用多孔钛合金材料具有独特的多孔结构和更接近于人骨的强度和杨氏模量,在医学领域特别是骨修复方面得到了广泛的应用,发展前景广阔。重点围绕生物医用多孔钛合金材料的制备方法与工艺进行了综述,介绍了多孔钛合金材料的各种制备方法,对其优缺点进行了比较,并指出了该材料制备方面亟待解决的几个问题和进一步研究的方向。

第2 7卷第 1期 21 0 0矩

VD. 7 12

No .1

2月

F b u r 2 1 e r ay 00

生物医用多孔钛合金材料的制备 刘辉，杨冠军，于振涛 ,韩建业，刘春潮 (.西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西 1 ( .西北有色金属研究院，陕西 2西安

西安 7 0 5 ) 10 5 701) 10 6

摘

要：与致密材料相比，生物医用多孔钛合金材料具有独特的多孔结构和更接近于人骨的强度和杨氏模量，在医

学领域特别是骨修复方面得到了广泛的应用，发展前景广阔。重点围绕生物医用多孔钛合金材料的制备方法与工艺进行了综述，介绍了多孔钛合金材料的各种制备方法，对其优缺点进行了比较，并指出了该材料制备方面亟待解决的几个问题和进一步研究的方向。 关键词：生物材料；多孔材料；钛合金；制备工艺；孔隙结构

1前

言

用多孔钛合金材料的制备。本文重点对近年来生物医用多孔钛合金材料在制备方法与工艺方面的研究 状况进行了综述。

钛及钛合金因具有优异的抗腐蚀性、生物相容性、低密度和高的比强度等特点，在医用外科方面特别是骨修复领域得到了广泛的应用。但是其杨氏 模量与自然骨不匹配，且其拉伸强度、抗压强度和

2多孔钛合金材料制备方法及比较 2 1粉末冶金法 .

抗弯强度都比人骨高得多，载荷不能由植入体很好地传到相邻的骨组织，产生了应力屏蔽现象，造成 植入体周围出现骨应力吸收，最终导致植入体的松

粉末冶金法由于能够较好地控制孔隙的各种参 数，得到了广泛应用。 2 1 1松装烧结法 ..

动和断裂，限制了其进一步的应用。 为了解决该问题，提出了在钛及钛合金中引入

将钛粉末或钛珠松装于模具内进行无压烧结， 在烧结过程中粉末或颗粒相互粘结，从而形成多孔

孔隙的方法，将其制成多孔植入体。孔隙对植人体

烧结体。该法所得产品孔隙率为 4%一 0。 0 6% 李伯琼等以纯钛粉 (度 9 .%,平均粒径纯 99 1. a)原料，采用粉末冶金法在 1 P 92pn为 0 a的真空度下进行烧结，获得开孔孔隙度<5%,孔径分 0布在 5~ 0之间的多孔钛。张其翼等

H采用直径 5 为 60 0的钛珠以密堆积的方式在真空条件下 10 0℃烧结 1h制备出了多孔钛 (图 1,其孔之 3 见 )

的性能有以下几个方面的改善：①多孔植入体的密 度、强度和弹性模量可以通过对孔隙率的调整来达

到与被替换骨组织的力学性能相匹配 (生物力学相容性),从而有效减轻或消除应力屏蔽现象；②独特的 多孔结构及粗糙的内外表面将有利于成骨细胞的粘 附、增殖和分化，促使新骨组织长入孔隙，使植人

体同骨之间形成生物固定，并最终形成一个整体； ③独特的三维连通孔能够使体液和营养物质在多孔

间相互贯通，孔径大小约为 20 m。由于钛珠表面 0 是光滑的，所以其孔壁上没有微孔。

植入体中传输，促进组织再生与重建，加快愈合过程。因此，具有上述优点的生物医用多孔钛合金材 料被认为是目前很有吸引力的生物医用植入材料。 刘培生…、姜淑文 l等曾对多孔金属材料的不同制 2 备方法进行过较系统的分类，其中涉及到了生物医 收稿日期：2 0 O 0 0 9一 8— 6

松装烧结法通过控制压坯的相对密度和选择不同粒度的原料来获得不同的孔隙，工艺流程中污染较少，但孔径大小和孔隙率不易控制。对于球形粉末制成的多孔材料，孔隙率最大为 5%,并且孔的 0 形状为非球形。由于球形粉末之间烧结颈处的孔是

基金项目：国家自然科学基金资助项目(0 7 6 1 C 0 2 1 3 80 1/ 10 0 )作者简介：刘辉( 93 ) 18一，，男，硕士研究生，电话：0 9—82 18,Ema:l h i45@16 tm。 2 6 30 4— i i u 6 8 2 . o l u 0

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