医用金属材料材料知识简介

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1、医用金属材料医用金属材料一、材料二、医用金属材料三、常用医用金属材料材料的分类按成分金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料按来源天然材料人工材料按用途结构材料功能材料按使用领域信息材料能源材料建筑材料航空航天材料电子材料生物医学材料………材料？定义：宇宙间可用于制造有用物品的固态物质统称为材料有用的、并能用来制造物品（件）的物质一般指固态的，可用于工程上的物质——工程材料作为材料科学研究对象的材料则主要是那些制造器件或物品的人造物质物质≠材料材料—定义材料—四要素合成/制备结构/成分性质（性能）使用性能（效能）材料—金属材料金属材料黑色金属有色金属铁基合金铁铸铁钢碳素钢合金钢低碳

2、钢高碳钢中碳钢低合金钢高合金钢中合金钢金……钛钽铌……合金结构钢不锈钢耐酸刚……材料—金属材料合成/制备结构/成分性质（性能）使用性能（效能）定义：金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料！晶体金属键导电导热可延展性金属光泽冶炼制备补充：金属元素或以金属元素为主（以金属键相互结合在一起）构成的具有（导电、导热、金属光泽、可延展性等）金属特性的（固态晶体）材料（水银除外）金属原子材料—金属材料矿石海绵钛钛合金精炼合金化热轧钛合金板/棒冷轧钛合金薄板/丝生铁粗钢不锈钢精炼合金化热轧炼钢不锈钢板/棒冷轧不锈钢薄板/丝冶炼连铸连轧材料—金属材料晶体金属键离子键共价键（范德华力）正离子-

3、正离子自由电子-自由电子正离子-自由电子无方向性无饱和性低能密堆结构导电性和导热性良好的延展性自由电子空间点阵晶格晶胞材料—金属材料14种布拉非空间点阵晶系的划分（晶格）材料—金属材料元素周期表中一共约有110种元素，其中80多种是金属，占2/3。这80多种金属的晶体结构大多数属于三种典型的晶体结构体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格材料—金属材料单晶体多晶体结晶方位完全一致不同晶面和晶向的力学性能不同——各向异性物质晶体内部包含了多个小晶体，小晶体内部结晶方位完全一致，而各小晶体之间位向不一致，小晶体称为“晶粒”，晶粒与晶粒之间的边界称为“晶界”，这种晶体就是多晶体多晶体具有各向同性

4、的性质金属的实际形态点缺陷线缺陷面缺陷材料—金属材料置换固溶体间隙固溶体金属间化合物（Fe3C）固溶体相条带状珠光体（组织）球状珠光体（组织）组织材料—金属材料终极目的：金属强化提高合金的原子间结合力向晶体内引入大量晶体缺陷结晶强化形变强化固溶强化相变强化晶界强化沉淀强化(或称弥散强化)马氏体强化细化晶粒提纯强化终端工业用户使用方法热处理相变强化基础多相组织材料—金属材料金属正离子、自由电子（通过金属键结合）单晶体多晶体单相或多相组织具有特定性能（硬度、强度等）的金属总结医用金属材料用于人体硬组织修复和替换的金属材料定义？用于制作人体疾患治疗用工具的金属材料植入物（生物医用金属材料）器

5、械医用金属材料——特性与要求1、良好的生物相容性2、优良的机械性能3、优良的耐腐蚀性能无不良刺激、无毒害不引起毒性反应、免疫反应不致癌、不致畸无炎性反应，不引起感染，不被排斥有助于愈合和附着合适的强度与弹性模量较好的耐磨性在复杂的体液环境中良好的耐蚀性医用金属材料-应用应用器械骨科植入物心血管支架牙科矫形或植入……常用医用金属材料不锈钢贵金属单质金属钴基合金钛合金镍钛形状记忆合金……常见医用金属材料发展趋势无害化低弹性模量可降解良好的生物相容性常用医用金属材料—钛合金目前已知的生物亲和性最好的金属之一较低的弹性模量（110GPa）钛易于氧反应形成致密氧化钛(TiO2)钝化膜，植入后引起

6、的组织反应轻微。凝胶状态的TiO2膜甚至具有诱导体液中钙、磷离子沉积生成磷灰石的能力，表现出一定的生物活性和骨结合能力，尤其适合于骨内埋植高的比强度优异的耐腐蚀性能应用广泛？常用医用金属材料—钛合金钛合金分类α钛合金β钛合金α+β钛合金工业纯钛（TA1~TA4）TA系列TB系列TC系列α相：密集六方晶格β相：体心立方晶格882.5℃Al、Sn、C、O、N……V、Mo、Ta、Nb、Cr……常用医用金属材料—钛合金α钛合金主要加入元素：Al高温强度、低温韧性、耐蚀性能优异不可以通过热处理强化强度较低医用常见牌号：TA1ELI、TA1、TA2、TA3、TA4常用医用金属材料—钛合金主要加入合

7、金元素：Mo、Cr、V、Al可热处理：淬火加时效处理后，组织为β相基体上分布着细小的α相粒子；强度高冶炼工艺复杂，焊接性能差高温长时期稳定性能差（工业长用于350℃以下工作的结构件或紧固件）传统上未应用于医疗领域β钛合金常用医用金属材料—钛合金主要加入合金元素：Al、V、Mo、Cr可热处理强化、强度高、塑性好具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性医用常见牌号：TC4、TC4ELIα+β钛合金ELI？ExtraLowInterstitial超低间隙原