《生物材料课件》PPT课件

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1、第二章金属植入材料应用承受重载荷部位骨头、骨关节、纯金属薄片修复损坏的颅骨、金属丝缝合破碎的骨、骨夹板、骨螺钉、支架等等机械性能好强度和硬度；结构和性质；弹性模量生物惰性材料骨整合：临床意义下的植入体和骨之间无软组织中间介入的、光学显微镜水平下的直接接触骨键合：骨替换材料与骨之间结构联系而使功能连续性考虑生物相容性，腐蚀作用金属的腐蚀，固定板已失去了清晰的轮廓骨骼X光照片，由于腐蚀作用，连接螺钉失去了原有清晰的轮廓腐蚀产物的恶劣影响导致骨质增生（见侧面）第一种开发应用于人体的金属是钒钢。20世纪初，金

2、属骨骼板、骨连接螺栓和接骨钉抗蚀能力差腐蚀导致的结果导致金属植入材料逐步损失，从而影响材料性能腐蚀产物从金属材料表面逸出，进入人体组织，导致不希望的结果发生金属氧化物、氢氧化物或其他化合物；游离金属离子医用金属植入材料所含的金属元素：Fe、Cr、Co、Ni、Ti、Mo、W、V、AlFe有利于发挥细胞功能Co促进维生素B12合成V潜在的细胞毒性Al神经毒性，增加老年痴呆症发病的几率Ni毒性大，过敏反应，诱发有机体突变，发生癌变含量过高，人体不能接受耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质20世纪初期，英国按成分可分

3、为：Cr系（400系列）Cr－Ni系（300系列）Cr－Mn－Ni（200系列）析出硬化系（600系列）不锈钢Cr影响奥氏体相的稳定性抗蚀性能的主要因素含量必须超过11%（质量分数），腐蚀性能大幅度提高自然环境中是活性元素①铬使铁基固溶体的电极电位提高②铬吸收铁的电子使铁钝化原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步的氧化。而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种"钝化膜"

4、，继续起保护作用。Ni室温下稳定奥氏体相，提高抗蚀性能Ni在不锈钢中的作用是在与Cr配合后才发挥出来的Mo提高了在盐水中的抗蚀性能，阻止了点蚀，坑蚀形成原因：碳钢中有三个基本相，即铁素体、奥氏体和渗碳体。合金元素加入钢中时，可以溶于此三相中形成合金铁素体、合金奥氏体及合金渗碳体。当钢中加入镍、锰、碳、氮等元素时，这些元素可使A1和A3温度降低，使铁碳相图中S点、E点向左下方移动，从而使奥氏体区域扩大。其中与γ－Fe无限互溶的元素镍或锰的含量较多时，可使奥氏体区域扩展到室温，因此在室温下钢组织仍以奥氏体

5、单相存在第一种用于植入材料的不锈钢：18-8（标准牌号302）强度较钒钢更高，抗蚀能力也强50～60年代，18-8sMo不锈钢（标准牌号316）（Mo改善材料在生理盐水中的抗蚀性）70～80年代，标准牌号316L不锈钢（c含量从0.08％降低至0.03％，提高材料在氯化物溶液中的抗蚀性）316和316L奥氏体不锈钢的成分组成和性能316和316L不锈钢材料的力学性能通过热处理和冷加工可以在大范围内调节材料力学性能这组不锈钢是非磁性的，比其他不锈钢具有更好的抗蚀性能较好的机械性质价格低廉，易于加工较大的

6、局部腐蚀敏感性在特定环境（高压或缺氧区域）中，腐蚀程度较大短期使用：骨折固定板、固定螺钉或销子ASTM（美国材料实验协会）推荐316L不锈钢冷加工对302不锈钢极限拉伸强度和屈服强度的影响制造方法和过程没有中间热处理过程，不能进行冷加工热处理注意事项：防止晶界上形成CCr4，点腐蚀控制加热的均匀性和合理的热处理工艺，防止成分的变化防止表面氧化层的形成；化学、酸蚀或机械喷沙去除制造方式采用机械加工，一般不采用焊接焊缝处易产生腐蚀高温使晶界或焊缝处CCr4析出，点腐蚀材料制备完成后清洗表面，去除油污在硝酸

7、中形成表面钝化层在包装和杀菌前再清洗一次去除氧化层医用球囊扩张不锈钢血管内支架1-不锈钢丝2-圆筒形支架网孔直径2～3mm，长度2～10cm网孔尺寸：1～2×1.5～2.5mm良好的可塑性、几何稳定性、理化稳定性血管开通性高、生物相容性好、成本低可调式不锈钢骨科外固定器1-连杆；2-万向固定器；3-骨针（防滑螺纹）圆周错位紧缩方式临床用作关节：大承载力，特别是膝关节国际20世纪60年代临床应用耐磨损，抗腐蚀力较强，目前金属医用材料中最优良的一种钴基合金Co-Cr合金相图两种基本元素形成的固溶体添加Mo

8、结构上保持小晶粒钴含量达到65％（质量分数）其余主要是铬种类和组成铸造Co-Cr-Mo合金Co-Ni-Cr-W合金，热锻Co-Ni-Cr-MoCo-Ni-Cr-Mo-W-Fe锻造Co基合金化学组成Co基合金的机械力学性能强度提高，塑性降低弹性模量（220~234GPa）不随极限拉伸强度变化而变化最有名的钴基合金（MP35N）含有35％Ni（质量分数）35％Co（质量分数）冷加工可以大大提高提高强度，但也增加了加工难度采用热锻锻造Co-Ni-Cr-Mo合金