《医用金属材料》PPT课件.ppt

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1、医用金属材料目录医用金属材料的研究和发展6目前医用金属材料的主要问题5医用金属材料应用中的理论基础1人体内化学环境简述1人体内腐蚀类型2医用金属材料需满足的条件3常见医用金属材料及其特点3医用不锈钢1医用钴基合金2医用钛合金3医用镁合金4医用贵金属和钽、铌、锆等金属5医用金属材料表面改性和生物镀膜4医用金属材料的发展史2由体液构成01变化多样02有电化学腐蚀03人体内化学环境简述1.1人体体液是质量分数约为1％的NaCl、少量其他盐类及有机化合物的充气溶液，人体与温暖的海水相似。在人体的不同部位，甚至同一部位的不同时刻，人体组织内体液的成分不同。电化学腐蚀的基本规律对人体环

2、境中的植入材料的腐蚀完全使用。人体内腐蚀类型1.22413均匀腐蚀点腐蚀电偶腐蚀缝隙腐蚀均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象，大面积发生，以金属离子形式大量地进入人体组织，影响生物相容性，增加病人的痛苦甚至危及生命。点腐蚀是一种腐蚀几种在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式。形成条件：钝化膜，特殊离子，电位差。电偶腐蚀是由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀。在多个零件构成的植入装置中，选用的材料不同就容易产生电偶腐蚀。缝隙腐蚀是指连接处出现狭窄的缝隙，电解质溶液进入，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池，并在缝隙内发生强烈局

3、部腐蚀。多零件植入装置中，大约有50％遭受缝隙腐蚀。阳极阴极电偶腐蚀点腐蚀人体内腐蚀类型1.2磨损腐蚀是由于植入期间之间反复的相对的滑动所造成的表面磨损与腐蚀环境的综合作用结果。磨损腐蚀造成点蚀坑或颗粒形状的斑疤。腐蚀疲劳是指金属材料在交变应力的共同作用下产生的断裂现象。腐蚀疲劳裂纹总是从植入器件表面发生，所以可以对植入器件进行喷丸处理提高疲劳寿命。晶间腐蚀主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在，破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度，力学性能恶化,不能经受敲击。常见应力腐蚀是零件在应力和腐蚀介质作用下，表面氧化膜被腐蚀,破坏的和未破坏的表面分别

4、形成阳极和阴极,阳极处金属成为离子而被溶解，沿金属晶粒边界甚至穿过晶粒发展。应力腐蚀晶间腐蚀2413磨损腐蚀腐蚀疲劳晶间腐蚀应力腐蚀010403医用金属材料需满足的条件1.30502无毒性、无热源反应、不致畸、不致癌不引起过敏反应或干扰机体的免疫机理不破坏临近组织，也不发生材料表面的钙化沉着等良好的物理、化学稳定性：强度、弹性、尺寸稳定性、耐腐蚀性、耐磨性以及界面稳定性等易于加工成型 ,材料易于制造；价格适当。医用金属材料需满足的条件1.306对于植入心血管系统或与血液接触的材料 ,除能满足以上条件外,还须具有良好的血液相容性,即不凝血（抗凝血性好）、不破坏红细胞（不溶血）

5、、不破坏血小板、不改变血中蛋白特别是脂蛋白、不扰乱电解质平衡等。医用金属材料的发展史21546年，纯金薄片用于修复颅骨缺损；1588年，发现有用黄金版用于颚骨修复；1775年，有记载用金属固定体内骨折；1800年，大量应用金属板固定骨折的报道；1809年，用黄金制成种植牙；1880年，银用于膝盖骨缝合；1896年，镀镍钢钉用于骨折治疗；20世纪30年代，钴铬合金，不锈钢、钛及合金得到广泛应用；20世纪70年代，Ni-Ti形状记忆合金，金属表面涂层的应用；近30年，发展较慢，但在临床仍占据重要地位。0103医用金属材料的发展史202在生物医学材料中，金属材料应用最早，有数百年

6、的历史。唐代就有用银汞合金（主要成分：汞、银、铜、锡、锌）来补牙最先广泛用于临床治疗的金、银、铂等贵金属，具有良好的稳定性和加工性能，但因其价格较贵，广泛应用受到限制，现金在牙科、针灸、体内植入及医用生物传感器等方面仍有广泛应用。不锈钢是最早的人体植入材料，医用不锈钢 具有良好的耐腐蚀性能和综合力学性能,且加工简便,比较廉价，是目前生物医用金属材料中应用最多、最广的一类材料。医用不锈钢主要应用于骨骼系统的置换和修复方面,此外在齿科、心脏外科、心血管植入支架等方面也得到应用。奥氏体不锈钢 ,特别是316和316L 不锈钢 ,具有比其他不锈钢更好的抗蚀性能,316L 不锈钢是制

7、作医用人工关节常用金属材料 ,主要用作关节柄和关节头。”“医用不锈钢3.1医用不锈钢用于生物体内，存在生物相容性及相关问题 ,主要涉及到不锈钢植入生物体后金属离子溶出所引起的组织反应等 ,特别是不锈钢中镍离子析出诱发的严重病变。316L不锈钢植入人体后有时会产生缝隙腐蚀或摩擦腐蚀以及疲劳腐蚀破裂等问题,并且会因摩擦磨损等原因释放出Ni2 +,Cr3 +和 Cr5 +,从而引起假体松动 ,最终导致植入体失效。对316L不锈钢而言 ,提高耐蚀性是关键。钼的加入提高了不锈钢在盐水中的抗蚀性能。”“化学成分%C≤0.03[