一、引言

20世纪50年代
，美国、英国、日本、苏联等钛工业国度
，在生物医学领域开发利用了钛金属资料。1972年
，中国起头在表科植入物领域推广利用钛金属资料。60多年来
，医用钛金属资料的研发、设计、出产、造作和临床利用等急剧发展
，形成了医用不锈钢系劣注钴基合金系劣注钛脊合金系列三大系列的格局
，医用钛脊合金被誉为是继医用不锈钢、钴基合金之后崛起的第三代高科技新型金属资料。至今
，医用纯钛和Ti-6Al-4V钛合金在用于植入人体的金属资猜中
，是悠久满足人体职能最梦想、价值合适的金属资料。

二、优势

医用钛脊合金资料在生物医学领域中阐扬了沉要作用
，其使用个性的优势显著。

1、优异的抗侵蚀机能

钛及钛合金资料表表有一层致密、惰性和自钝化极强的氧化膜
，在多多行业的介质中拥有优异的抗侵蚀机能；揭皆骸⑸虾Ｒ苯鹱暄兴辛朔抡杖颂迨匝橛妙鸭国押辖鹱柿系淖暄
，了局批注：医用钛脊合金资料在生物医学领域中使用同样拥有优异的抗侵蚀机能
，仿照在36℃恒温前提下
，医用钛脊合金植入件能够持久埋入在人体系统中
，接触或浸泡在人体复杂的环境中
，如骨、血液、酶、细胞、有机分子等
，不会产生钛的侵蚀
，所以不会扭转血液的成分
，不产生细胞组织的病变
，不会使人体产生过敏景象等病症
，这就保险了医用钛脊合金资料在生物医学领域中使器拥有良好的生物相容性的基础前提。

2、良好的生物相容性

资料科学工作者对金属资料的生物力学机能发展了表科植入物、矫形表科、神经表科、心血管系统、口腔颌面表科等多科尝试和临床利用钻研
，了局证明：医用钛脊合金的确拥有良好的血液相容性
，细胞组织相容性和力学相容性
，生物相容性是金属资料区别于其他金属资料的必备的使用个性。

(1)良好的血液相容性

医用钛脊合金植入件直接接触血液
，重要调查钛资料与血液的相互作用
，没有产生钛资料扭转血液的性质及其职能
，也没有产生血液对钛资料的侵蚀和降解
，没有产生血液扭转钛资料的物理机能、力学机能和化学成分
，也没有产生钛资料与血液产生反映
，这说了然钛资料与血液的相容性优良。

(2)良好的细胞组织相容性

医用金属资料的化学成分、类型、状态、表表质量、机能等对人体系统细胞组织是有影响的。

基于V、Ni、Co、Cu等单一金属元素对细胞组织的毒性
，20世纪70．80年代
，发展了仿照人体相容性钻研
，临床利用批注：医用钛脊合金(Ti-6A1-4V)接触人体细胞组织并没有产生毒性作用
，显示出钛资料与细胞组织拥有优良的相容性。

(3)良好的力学机能相容性

医用金属资料造作的骨头、关节、螺钉等植入人体系统中
，一是其力学机能要接受住人体活动力如：弯曲、旋转、挤压、收缩等作用
，二是其生物力学机能要满足人体系统的必要。

20世纪70年代
，复旦大学生物系与上海第六人民医院合作发展了医用钛资料器件植入人体系统中的力学机能钻研
，了局批注：医用纯钛和钛合金资料的强度高、韧性大、委顿机能优良等力学机能齐全满足植入物的要求
，并指出：在人体系统接受活动力幼的部位使用纯钛器件
，在接受活动力大的部位使用Ti一6A14V钛合金
，由于其力学机能优良。

3、弹性模量幼

几种金属资料的弹性模量比力见表一。

从表一看出医用纯钛和钛合金资料的弹性模量更靠近人体骨的弹性模量
，临床钻研批注：弹性模量是力学机能相容性的沉要指标
，由于金属资料的弹性模量弘远干人体骨的弹性模量
，会导致金属资料的接骨与人体骨之间的应力大
，一是会使人体骨产生变形或位移
，造成接骨处的金属器件松动或产生应力屏蔽景象
，二是金属器件的强度高
，接受大的载荷
，会使人体骨依赖性强
，功夫久了要导致人体骨的职能退化、变形或愈合性差
，而医用钛脊合金资料的弹性模量与人体骨更靠近
，产生的应力很幼
，大幅度减幼人体骨的变形
，使人造骨与人体骨险些是幼领域的同步活动
，有利于接骨处人体骨的成长。

4、质轻

在20"C时
，纯钛的密度为4.5059/cm³
，Ti-6A1-4V钛合金的密度为4.459/cm³
，同常用其他医用金属资料相比
，医用钛脊合金资料是最轻的
，造作的器件植入人体中减轻了人体的承载负荷量
，有利于接骨后的康新活泼。

5、无磁性

医用钛脊合金是无磁性的金属资料
，植入人体的器件不受电磁场的影响
，也不受天然界雷电的影响
，同其他使用有磁性金属资料造作的植入器件比力是安全、舒服的。

6、无毒性

医用钛脊合金资料的无毒性
，是植入人体中器件应器拥有优良相容性的基础前提。面对人们对金属元素V
，Ni、Co溶于人体血液中呈离子状态是有毒性的意识和Al元素对人体神经系统产生麻木作用的意识
，冶金科技工作者超前开发无V、无Al的新型钛合金
，如瑞士Sulzer医学技术公司于1978年推出无V钛合金Ti一6AI．7Nb
，如美国和日本在20世纪90年代研发出无Al新型钛合金Ti-13Nb一13Zr(美国)、Ti-9Nb一13Ta．2Sn(日本)
，临床利用均获得无毒性的优良成效。

但是
，时至今日医用纯钛和Ti．6A1．4V钛合金依然是造作植入人体器件的梦想首选金属资料
，由于临床至今没有证明含V、Al迪胙合金资料是有毒的。

综合医用钛脊合金资料的使用特点和临床利用至今的成就
，批注其拥有不成代替性
，在生物学领域的市场中得到迅速扩大。

三、研发

公司立项《医用高精度钛脊合金棒材研造》
，于2009年10月6日获得验收通过
，典型产品规格中3-中35·3000-3500mm产品精度级别为h9-h7
，其化学成分和温室力学机能、晶相组织、表表质量、超声波探伤等检验了局切合GB／T13810-2007或ASTM F136-2002a的尺度
，并获得顾客认可
，2009年
，公司出产高精度钛脊合金棒材出产能力150-200吨
，现实供货8吨
，2010年现实供货66吨
，是医用高精度钛脊合金棒材支持着公司的发展。

近四年来
，医用钛及钛合金棒材市场竞争强烈
，都在向出产高端产品方向开发
，公司实现了高端产品的研发指标后
，利用自主研发的医用高精度钛脊合金棒材资源
，实时转向研发棒材产品链上的延长深加工产品
，推进公司再转型升级
，加强竞争实力水平。

1、研发牙科领域医用钛块金属坯料。

20世纪90年代
，国内系统地钻研牙科领域用钛脊合金资料
，中国第四军医大学的钻研成就证了然国产医用钛脊合金资料利用于牙科领域是可行的
，作为建复缺损的牙齿
，或代替缺损缺失的牙齿
，或植入到人体组织内以代替人体颌面部缺损、缺失的组织结构等
，可再现牙齿的品味职能
，美观的个性和讲话职能。医用钛脊合金资料无异常气味、其导热率幼、有利于口腔中的利用。在牙科领域中利用的崛起发展了牙科用金属资料
，同常用的其他金属资料相比
，被认但是牙科领域使用安全靠得住、持久使用的首选金属资料。

本公司于2006年起头索求牙科医用钛脊合金资料的出产工艺路线
，昔时为国内表顾客提供出纯钛商标TAl、TA2的样品3kg多
，规格为①25×18mm／409、中φ22×8mm／159资料质量要求执行GB／T13810尺度或ASTM F136尺度。

从表二看出
，牙科领域医用钛脊合金块坯料的需要逐步增长
，固然量幼
，但与同规格高精度棒材的销售额相比提高了附加值85％以上。

牙科医用钛脊合金块坯料的质量节造重点：

(1)必须选取切合医用尺度要求的海绵钛造成电极
，在真空缺耗电弧炉或EB炉加真空自耗电弧炉中进行熔铸钛锭至少熔炼二次。

(2)海绵钛造成的电极块在真空焊箱中进行焊接
，若是在大气中焊接必须对焊缝区域进行氩气；
，预防高熔点钨进入钛电极中。

(3)牙科用钛脊合金块坯料的化学成分应切合国度尺度：GB／T3620．1-2007《钛脊合金商标和化学成分》
，GB／T3620．2-2007《钛脊合金加工产品化学成分允许误差》。

(4)牙科用钛脊合金块坯料内部不允许产生偏析。

(5)牙科用钛脊合金块坯料不允许化学成分产生对口腔拥有风险或潜在的风险。

(6)牙科用钛脊合金块坯料内部不允许有疏松、缩孔、气泡、裂纹、同化物等冶金缺点。

(7)牙科用钛脊合金块坯料的表观表表不允许有严沉的划伤、裂纹、毛刺、凹凸等机械加工所致宏观缺点；不允许有传染。

(8)牙科用钛脊合金块坯料的表型尺寸必须切合顾客要求。

公司沉点节造出产过程的质量达到牙科用钛脊合金块坯料的要求
，出产工艺路线见图示。海绵钛(有出产许可证全流程出产)——入库(验收、质量凭证标识)——出库——熔铸钛锭(检验化学成分及超声波探伤)——压力加工(开坯铸造、轧造、拉拔、旋锻)——退火(退火温度)——线切割(不允许氧化)——精整(表型尺寸、表表质量)—包装。

2、研发钛合金关节柄坯料

金属资料造作的关节柄是表科植入物的沉要利用
，1972年国产钛合金资料股骨起头在临床推广使用
，北京积水潭医院、中国人民解放军总医院等10多个医院发展了纯钛与Ti-6AI-4V钛合金资料人造骨关节柄
，临床利用钻研
，各医院颁发的科技汇报都一致认可医用钛脊合金资料的关节柄使用的优势显著
，近10年来用量迅速增长
，但是用户的数量很少
，目前的出产量年约18-20万支。

2010年
，公司提出利用研发的医用高精度棒材资源
，开发其延长深加工人造骨关节柄的毛坯料
，这是公司产品转型升级的沉要行动。公司投入一百多万元购置设备和建基础设施
，201 1年2月
，购置的J58．630电动螺旋压力机投入出产
，这是一台电动多职能的模锻机
，通过精密模铸造作步骤出产钛脊合金关节柄毛坯
，如矩形截面关节柄、带台面关节柄、无领光面关节柄、有领关节柄等关节柄毛坯。

本公司出产流程见教意图

医用高精度钛脊合金棒材——无心车床扒皮——下定长锻料——加热160—200度喷涂专用玻璃光滑剂——光滑剂晾干——加热920-940度保温20·40分钟——造坯铸造——建磨——再次涂光滑剂——晾干——加热920．940度保温30分钟——模具加热——模内精密模锻——去模锻件飞边—退火830度保温40分——精整——毛坯制品。

公司出产出股骨柄毛坯产品
，引起顾客器沉
，以为是为扩大国产股骨柄的市场做出了贡献。

3、研发假肢部件

公司针对人体假肢市场利用金属资料的发展空间大
，决策研发人体假肢利用医用钛合金部件。

公司选择医用高精度Ti-6Al-4V钛合金光亮棒材规格030*65mm
，使用J58—630电动模锻机索求假肢用正偏疼锥衔接盘件和双轴动踝件的造作步骤。

在试出产中
，公司自行解剖了双轴动踝件观察其高倍金相组织见表三。

凭据表3看出
，出产假肢医用钛合金部件
，选用医用高精度棒材极为沉要。2011年4月28日
，公司成功的出产出假肢用正偏疼锥衔接盘5件和双轴动躁12件
，顾客现场查抄
，以为表形尺寸、表表情况均比以前试出产的质量好
，切合尺度要求
，全数带走进行使用机能测试与精加工。

四、实现语

2011年
，我们感触到整体经济局势在好转
，国内表对医用钛脊合金资料的需要订单不休。但是
，中国迪胙市场不不变
，海绵钛价值上升较快
，还不容易买到
，而钛材加工业产品价值上不去
，产品市场竞争强烈
，顾客有更多的选择
，出现了一些中幼民营企业停产或维持出产或张望。

而对这种不确定成分的影响
，本公司要走对峙在生物医学领域发展的路路
，必须创新、升级、调整产品结构
，对峙再开发医用高端产品、附加值高的产品
，这是公司生计和发展的保障。