第三章醫(yī)用金屬材料

第三章醫(yī)用金屬材料第一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一目錄醫(yī)用金屬材料的特性與要求2

醫(yī)用金屬材料的腐蝕4常用醫(yī)用金屬材料3金屬與合金表面涂層處理5醫(yī)用金屬材料概述1

醫(yī)用金屬材料的研究進(jìn)展6第二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一生物醫(yī)用金屬材料1）用于口腔、矯形外科等硬材料如鑲牙口腔整矯人工關(guān)節(jié)人工骨2）用于醫(yī)療器械（心臟瓣膜支架、凝血過(guò)濾器（Ti合金）3）用于制藥暈船藥（鈰）抗貧血藥物（鈰、氧化鍺）糖尿?。ㄑ趸嫞┚癫。姿徜嚕┤ス竸ㄎ┲寡?jiǎng)┫緞冢┌裁邉ㄣ滀C）癌癥（鉑鉻合金）第三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一金屬植入材料生物醫(yī)用金屬材料：優(yōu)良的力學(xué)性能、易加工性和可靠性在臨床醫(yī)學(xué)中獲得了廣泛的應(yīng)用，其重要性與生物醫(yī)用高分子材料并駕齊驅(qū)，在整個(gè)生物醫(yī)用材料應(yīng)用中各占45%左右。第四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一金屬植入材料公元前400～300年，金屬絲用于修復(fù)牙缺失；應(yīng)用唐代

：銀膏補(bǔ)齒，成分是銀、汞和錫，與銀汞合金很相似。最先廣泛應(yīng)用于臨床治療：金、銀、鉑等貴金屬，但以修補(bǔ)為主，良好化學(xué)穩(wěn)定性及加工性能的最早作為植入材料：不銹鋼（標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)302）18-8通常用于整形外科、牙科等等領(lǐng)域，具有治療、修復(fù)固定和置換人體硬組織系統(tǒng)的功能。第五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一優(yōu)勢(shì)：(1)生物惰性:

即生物學(xué)反應(yīng)最小(2)優(yōu)良的機(jī)械性能:

強(qiáng)度與彈性模量（與生物體匹配）人體骨強(qiáng)度不高，如股骨頭的抗壓強(qiáng)度僅為143MPa，具有較低的彈性模量；股骨頭的強(qiáng)度縱向彈性模量約為13.8GPa，徑向彈性模量為縱向的1/3，其斷裂韌性較高。生物醫(yī)用金屬材料通常具有較高的彈性模量，一般高出人體骨一個(gè)數(shù)量級(jí)，即使模量較低的鈦合金也高出人體骨4-5倍由于金屬材料在組成上與人體組織成分相距甚遠(yuǎn)，很難與生物組織產(chǎn)生親合，一般不具有生物活性，具有相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)性能，獲得一定的生物相容性。植入生物組織后，總是以異物的形式被生物組織所包裹，使之與正常組織隔絕。第六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一問(wèn)題：腐蝕與磨損金屬植入材料FeCrCoNiTiTaMoW體液腐蝕B2

細(xì)胞功能有益金屬材料逐步損失力學(xué)性能下降腐蝕產(chǎn)物超過(guò)一定值有毒生物相容性下降磨損第七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一金屬植入材料的毒性毒性反應(yīng)與材料釋放的化學(xué)物質(zhì)和濃度有關(guān)。若在材料中需引入有毒金屬元素來(lái)提高其他性能1）首先應(yīng)考慮采用合金化來(lái)減小或消除毒性，并提高其耐蝕性能；2）其次采用表面保護(hù)層和提高光潔度等方法來(lái)提高抗蝕性能。

金屬的毒性主要作用于細(xì)胞，可抑制酶的活動(dòng)，阻止酶通過(guò)細(xì)胞膜的擴(kuò)散和破壞溶酶體，一般可通過(guò)組織或細(xì)胞培養(yǎng)、急性和慢性毒性試驗(yàn)、溶血試驗(yàn)等來(lái)檢測(cè)。第八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一腐蝕的發(fā)生是一個(gè)緩慢的過(guò)程，其產(chǎn)物對(duì)生物機(jī)體的影響決定植入器件的使用壽命。金屬植入材料的腐蝕腐蝕主要原因：醫(yī)用金屬材料植入體內(nèi)后處于長(zhǎng)期浸泡在含有機(jī)酸、堿金屬或堿土金屬離子（Na+、K+、Ca2+）、Cl-離子構(gòu)成的恒溫（37℃）電解質(zhì)的環(huán)境中加速：蛋白質(zhì)、酶和細(xì)胞的作用

磨損和應(yīng)力的反復(fù)作用，使材料在體內(nèi)的磨損過(guò)程加劇腐蝕機(jī)制：可能發(fā)生多種腐蝕機(jī)制協(xié)同作用因此，有必要了解材料在體內(nèi)環(huán)境的腐蝕機(jī)制，從而指導(dǎo)材料的設(shè)計(jì)和加工。第九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一金屬腐蝕分兩類：（1）化學(xué)腐蝕金屬表面與介質(zhì)如氣體或非電解質(zhì)液體等因發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕，稱為化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕作用進(jìn)行時(shí)無(wú)電流產(chǎn)生。（2）電化學(xué)腐蝕金屬表面與介質(zhì)如潮濕空氣或電解質(zhì)溶液等，因形成微電池，金屬作為陽(yáng)極發(fā)生氧化而使金屬發(fā)生腐蝕。這種由于電化學(xué)作用引起的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕。金屬植入材料的腐蝕第十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一電化學(xué)腐蝕的例子：銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？帶有鐵鉚釘?shù)你~板若暴露在空氣中，表面被潮濕空氣或雨水浸潤(rùn)，空氣中的 和海邊空氣中的NaCl溶解其中，形成電解質(zhì)溶液，這樣組成了原電池，銅作陰極，鐵作陽(yáng)極，所以鐵很快腐蝕形成鐵銹。第十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)全部在暴露表面上或在大部分表面上均勻進(jìn)行的一種腐蝕。腐蝕產(chǎn)物及其進(jìn)入人體環(huán)境中的金屬離子總量較大，影響到材料的生物相容性。點(diǎn)腐蝕發(fā)生在金屬表面某個(gè)局部，也就是說(shuō)在金屬表面出現(xiàn)了微電池作用，而作為陽(yáng)極的部位要受到嚴(yán)重的腐蝕。臨床資料證實(shí)，醫(yī)用不銹鋼發(fā)生點(diǎn)蝕的可能性較大。

1.均勻腐蝕2.點(diǎn)腐蝕生物金屬材料在人體生理環(huán)境下的腐蝕主要有八種類型：第十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一發(fā)生在兩個(gè)具有不同電極電位的金屬配件偶上的腐蝕。多見(jiàn)于兩種以上材料制成的組合植入器件，甚至在加工零件過(guò)程中引入的其他工具的微粒屑，以及為病人手術(shù)所必須使用的外科器械引入的微粒屑，也可能引發(fā)電偶腐蝕。因此，臨床上建議使用單一材料制作植入部件以及相應(yīng)的手術(shù)器械、工具。3.電偶腐蝕由于環(huán)境中化學(xué)成分的濃度分布不均勻引起的腐蝕，屬閉塞電池腐蝕，多發(fā)生在界面部位，如接骨板和骨螺釘，不銹鋼植入器件更為常見(jiàn)。4.縫隙腐蝕第十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

發(fā)生在材料內(nèi)部晶粒邊界上的一種腐蝕，可導(dǎo)致材料力學(xué)性能嚴(yán)重下降。一般可通過(guò)減少碳、硫、磷等雜質(zhì)含量等手段來(lái)改善晶間腐蝕傾向。5.晶間腐蝕

植入器件之間切向反復(fù)的相對(duì)滑動(dòng)所造成的表面磨損和磨蝕環(huán)境作用所造成的腐蝕。不銹鋼的耐磨蝕能力較差，鈷基合金的耐磨蝕能力優(yōu)良。6.磨蝕第十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

材料在腐蝕介質(zhì)中承受某些應(yīng)力的循環(huán)作用所產(chǎn)生的腐蝕，表面微裂紋和缺陷可使疲勞腐蝕加劇。因此，提高表面光潔度可改善這一性能。7.疲勞腐蝕

在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下出現(xiàn)的一種加速腐蝕的行為。在裂紋尖端處可發(fā)生力學(xué)和電化學(xué)綜合作用，導(dǎo)致裂紋迅速擴(kuò)展而造成植入器件斷裂失效。鈦合金和不銹鋼對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感，而鈷基合金對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感。8.應(yīng)力腐蝕第十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一金屬植入材料腐蝕研究腐蝕電勢(shì)與pH關(guān)系圖腐蝕區(qū)：大于等于10-6/l穩(wěn)定區(qū)：小于10-6M鈍化區(qū)：10-6M金屬、水、反應(yīng)產(chǎn)物平衡Cl-缺點(diǎn)：不能確定腐蝕速率第十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一金屬植入材料腐蝕研究腐蝕速率：腐蝕失重與離子釋放速率第十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一金屬植入材料腐蝕研究離子釋放速率第十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一常見(jiàn)的金屬植入材料最早的植入材料不銹鋼302臨床問(wèn)題：耐蝕性很差不銹鋼添加Mo改善了生理鹽水中耐蝕性316不銹鋼316不銹鋼C(0.08%)下降到0.03%，提高了再氯化物中的耐蝕性316L不銹鋼317L不銹鋼但即使是牌號(hào)為316L的不銹鋼在體內(nèi)的特定環(huán)境下（如在高壓或缺氧區(qū)域）也會(huì)被腐蝕。它們適合做臨時(shí)裝置，如骨折固定板、固定螺釘或銷子.。種類第二十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一表1316和316L不銹鋼材料的力學(xué)性能材料狀態(tài)抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPa延伸率/%洛氏硬度/HRB退火態(tài)5152054095316冷精軋62031035－冷加工86069012300～350退火態(tài)5051954095316L冷精軋60529535－冷加工86069012－表1給出了奧氏體不銹鋼316和316L的力學(xué)性能。顯然，退火態(tài)的材料硬度與強(qiáng)度較低，而經(jīng)過(guò)冷加工后，高的強(qiáng)度和硬度。這說(shuō)明此類材料可以在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)力學(xué)性能。性能第二十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一表2金屬材料成分（ASTM，1978）元素316不銹鋼316L317L鑄鈷合金鍛鈷合金1級(jí)純鐵鈦-6鋁-4釩鐵鈷鉻鎳鈦鋁釩碳錳磷硫硅鉬鎢氯氫氧其他59～70

－

17～2012～14

－－－≤0.08≤2.00≤0.03≤0.03≤0.752.0～4.0

－－－－≤0.0318～2011～153.0～4.0≤0.7557～6727～30≤2.5

－－－≤0.35≤1.00

－－≤0.105.0～7.0

－－－－≤3.040～5616～219～11

－－－0.05～0.15≤2.00

－－≤0.10

－

14～16

－－－≤0.20－－－余量－－－－－－－－－≤0.03≤0.015≤0.018≤0.25－－－余量5.5～6.53.4～4.5－－－－－－－≤0.05≤0.0125≤0.130.40合計(jì)耐蝕性組成第二十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一不銹鋼中的鉻（Cr）可形成氧化鉻鈍化膜，改善抗腐蝕能力；鎳（Ni）和鉻（Cr）起到穩(wěn)定奧氏體結(jié)構(gòu)的作用；鎳的含量為12%～14%時(shí)，可得到單相奧氏體組織，防止轉(zhuǎn)化為其他性能不佳的結(jié)構(gòu)。降低不銹鋼中的Si、Mn等雜質(zhì)元素及非金屬雜物，可進(jìn)一步提高材料的抗腐蝕能力。

除組成可以影響到材料的性能外，材料的制造和加工工藝同樣也可以在比較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)材料的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。通常采用兩種工藝生產(chǎn)醫(yī)用不銹鋼。第二十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

對(duì)于低純度醫(yī)用不銹鋼，一般采用惰性氣體保護(hù)，真空或非真空熔煉工藝生產(chǎn)。而高純度醫(yī)用不銹鋼一般先通過(guò)真空熔煉，然后再用真空電弧爐重熔或電渣重熔除去雜質(zhì)，使其鈍化。

臨床應(yīng)用較多的高純度醫(yī)用不銹鋼，通常先后經(jīng)熱加工、冷加工和機(jī)械加工制作成各種醫(yī)療器件。冷加工可大幅度提高醫(yī)用不銹鋼的強(qiáng)度，但并不引起塑性、韌性的明顯降低。采用機(jī)械拋光或電解拋光，可提高器件表面光潔度，有助于消除材料表面易腐蝕及應(yīng)力集中隱患，提高不銹鋼植入器件的使用壽命。第二十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一生物相容性

醫(yī)用不銹鋼的生物相容性與其在機(jī)體內(nèi)的腐蝕行為及其所造成的腐蝕產(chǎn)物所引起的組織反應(yīng)有關(guān)。其腐蝕行為涉及均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、磨蝕和疲勞腐蝕。

由于腐蝕會(huì)造成金屬離子或其他化合物進(jìn)入周圍的組織或整個(gè)機(jī)體，因而可在機(jī)體內(nèi)引起某些不良組織學(xué)反應(yīng)，如出現(xiàn)水腫、感染、組織壞死等，從而導(dǎo)致疼痛和過(guò)敏反應(yīng)等。在多數(shù)情況下，人體只能容忍微量濃度的金屬腐蝕物存在。因此，必須從材料的組成、制造工藝和器件設(shè)計(jì)等多方面著手，盡量避免不銹鋼在機(jī)體內(nèi)的腐蝕和磨損的發(fā)生。第二十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一臨床應(yīng)用（1）人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器械。如人工全髖關(guān)節(jié)、半髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、監(jiān)管杰、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)及指關(guān)節(jié)。各種規(guī)格的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨加壓螺釘、脊椎釘、骨牽引鋼絲、哈氏棒、魯氏棒、人工椎體和顱骨板等，這些植入件可替代生物體因關(guān)節(jié)炎或外傷損壞的關(guān)節(jié)，應(yīng)用于骨折修復(fù)，骨排列錯(cuò)位校正，慢性脊柱矯形和顱骨缺損修復(fù)等。（2）在齒科方面，醫(yī)用不銹鋼被廣泛應(yīng)用于鑲牙、齒科矯形、牙根種植及輔助器件。如各種齒冠、齒橋、固定支架、卡環(huán)、基托等；各種規(guī)格的嵌件、牙列矯形弓絲、義齒和額骨缺損修復(fù)等。第二十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）在心血管系統(tǒng)，醫(yī)用不銹鋼廣泛應(yīng)用于各種植入電極、傳感器的外殼和合金導(dǎo)線，可制作不銹鋼的人工心臟瓣膜；各種臨床介入性治療的血管內(nèi)擴(kuò)張支架等。（4）醫(yī)用不銹鋼在其他方面也獲得了廣泛的應(yīng)用，如用于各種眼科縫線、固定環(huán)、人工眼導(dǎo)線、眼眶填充等；還用于制作人工耳導(dǎo)線等。第二十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一醫(yī)用鈷基合金（一）組成與性能最早開(kāi)發(fā)的醫(yī)用鈷基合金：鈷鉻鉬（Co-Cr-Mo）合金，其結(jié)構(gòu)為奧氏體。具有優(yōu)良的力學(xué)性能和較好的生物相容性，尤其是優(yōu)良的耐蝕、耐磨和鑄造性能。其耐蝕性比不銹鋼強(qiáng)數(shù)10倍，硬度比不銹鋼高1/3。適合制作人工關(guān)節(jié)、義齒等磨蝕較大的醫(yī)用器件。50年代開(kāi)始用于人工髖關(guān)節(jié)的制造。第二十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一為了改善鑄造Co-Cr-Mo合金的力學(xué)性能，隨后又相繼開(kāi)發(fā)了鍛造鈷鉻鎢鎳Co-Cr-W-Ni合金和鍛造Co-Cr-Mo合金；為了改善鍛造Co-Cr-Mo合金的疲勞破壞問(wèn)題，70年代又開(kāi)發(fā)出具有良好疲勞性能的鍛造Co-Ni-Cr-Mo-W-Fe合金和具有多相組織的MP35NCo-Ni-Cr-Mo合金。鍛造Co-Ni-Cr-Mo合金良好耐磨性能，抗疲勞性能和極限抗拉強(qiáng)度，植入長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)鍛煉，人工關(guān)節(jié)主體。對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間植入時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯。第二十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Co基合金如同其他合金材料一樣，強(qiáng)度提高的同時(shí)降低了塑性。其彈性模量不隨極限抗拉強(qiáng)度的變化而變化的。彈性模量范圍從220GPa到234GPa，比不銹鋼等材料高。鑄造和鍛造合金都具有優(yōu)良的抗蝕性能。釋放鎳離子的速率與316L不銹鋼近視。表中四種鈷基合金，只有鈷鉻鉬合金可以在鑄態(tài)下直接應(yīng)用，其他三類均為醫(yī)用鍛造鈷基合金。第三十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一表3鈷基合金成分

第三十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（二）制造工藝與力學(xué)性能

醫(yī)用鈷基合金的制造加工方法主要有精密鑄造、機(jī)械變形加工和粉末冶金三種。精密鑄造多用于制造形狀復(fù)雜的制品，鈷鉻鉬合金具有較寬的力學(xué)性能，在大多數(shù)情況下可滿足臨床的要求。在需要時(shí)也可采用固溶退火鍛造、熱等靜壓來(lái)改善其組織缺陷，提高疲勞性能和力學(xué)性能，但后者成本昂貴而很少采用。第三十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一機(jī)械變形加工可使合金的鑄態(tài)結(jié)構(gòu)破碎，并得到晶粒細(xì)微的纖維狀組織，提高力學(xué)性能。常用的機(jī)械加工工藝又熱軋、軋制、擠壓、和沖壓。同鑄造鈷鉻鉬合金相比，鍛造鈷基合金力學(xué)性能更優(yōu)越。鍛造鈷基合金的人工髖關(guān)節(jié)在人體內(nèi)發(fā)生疲勞斷裂的概率大大減少。粉末冶金工藝是先將合金制成粉末，然后通過(guò)燒結(jié)得到相應(yīng)的制品。為了提高燒結(jié)體的密度，多采用熱等靜壓燒結(jié)工藝，但其成本高，應(yīng)用受到限制。第三十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（三）生物相容性

鈷基合金在人體內(nèi)多保持鈍化狀態(tài)，很少見(jiàn)腐蝕現(xiàn)象，與不銹鋼相比，其鈍化膜更穩(wěn)定，耐蝕性更好。從耐磨性看，它也是所有醫(yī)用金屬材料中最好的，一般認(rèn)為植入人體后沒(méi)有明顯的組織學(xué)反應(yīng)。但用鑄造鈷基合金制作的人工髖關(guān)節(jié)在體內(nèi)的松動(dòng)率較高，其原因是由于金屬磨損腐蝕造成Co、Ni等離子溶出，在體內(nèi)引起巨細(xì)胞及細(xì)胞核組織壞死，從而導(dǎo)致患者疼痛以及關(guān)節(jié)松動(dòng)、下沉。鈷、鎳、鉻還可產(chǎn)生皮膚過(guò)敏反應(yīng)，其中以鈷最為嚴(yán)重。第三十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（四）臨床應(yīng)用

醫(yī)用鈷基合金和醫(yī)用不銹鋼是醫(yī)用金屬材料中應(yīng)用最廣泛的兩類材料。

相對(duì)不銹鋼而言，醫(yī)用鈷基合金更適合于制造體內(nèi)承載苛刻、耐磨性要求較高的長(zhǎng)期植入件。其品種主要有各類人工關(guān)節(jié)及整形外科植入器械。在心臟外科、齒科等領(lǐng)域均有應(yīng)用，詳見(jiàn)醫(yī)用不銹鋼。第三十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一鈦和鈦合金鈦及鈦合金的密度較小，為4.5g/cm3，幾乎僅為鐵基和鈷基合金的一半，其比強(qiáng)度高，彈性模量低，生物力學(xué)相容性較好；生物相容性、耐腐蝕性和抗疲勞性能都優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金。

鈦是目前已知的生物親和性最好的金屬之一，鈦易與氧反應(yīng)形成致密氧化鈦（TiO2）鈍化膜，植入后引起的組織反應(yīng)輕微。凝膠狀態(tài)下的TiO2膜甚至具有誘導(dǎo)體液中鈣、磷離子沉積生成磷灰石的能力，表現(xiàn)出一定的生物活性和骨性結(jié)合能力，尤其適合于骨內(nèi)埋植。第三十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一在外科植入中運(yùn)用的Ti金屬材料有四個(gè)級(jí)別，區(qū)別在于雜質(zhì)含量不同。

O、N、C、H與Ti形成間隙固溶體，F(xiàn)e與Ti形成置換固溶體。雜質(zhì)元素的含量過(guò)大會(huì)形成脆性化合物。O、N和C能提高Ti的強(qiáng)度，降低其塑性。Ti很容易吸氫，H含量過(guò)高會(huì)產(chǎn)生氫脆，降低其韌性。微量的Fe對(duì)純鈦性能的影響不像O、N、C那樣強(qiáng)烈。元素ⅠⅡⅢⅤTi-6Al-4V氮0.030.030.050.050.05碳0.100.100.100.100.08氫0.0150.0150.0150.0150.0125鐵0.200.300.300.500.25氧0.180.250.350.400.13鈦平衡表4Ti金屬和Ti合金化學(xué)成分組成(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))1）分類、組成和性能第三十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

純鈦在低于882℃時(shí)為六方密排（hcp）的α單相組織，力學(xué)性能較低，屈服強(qiáng)度為170～485Mpa，抗拉強(qiáng)度為240～550Mpa，延伸率為15%～24%。

隨著鈦中氧含量的增高，純鈦的強(qiáng)度提高，塑性下降。氧起著固溶強(qiáng)化的作用。

此外，采用冷加工變形處理也可以提高純鈦的強(qiáng)度。第三十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2)表面處理1）鈦及鈦合金的表面鈍化處理可使材料表面生成一層保護(hù)性的氧化膜，提高抗蝕能力。常用的表面鈍化處理有化學(xué)和電化學(xué)鈍化兩種工藝。鈍化后的植入器件在生理環(huán)境下均勻腐蝕甚微。但氧化膜中的鈦仍會(huì)以離子形式擴(kuò)散并積累于周圍組織，引起相鄰組織的顏色呈藍(lán)灰至黑色，經(jīng)多年臨床觀察發(fā)現(xiàn)，這種組織變色反應(yīng)并不造成大的生理危害。2）鈦及鈦合金缺點(diǎn)是硬度較低，耐磨性差。若磨損發(fā)生，首先導(dǎo)致氧化膜破壞，隨后腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入生物組織，尤其是Ti6Al4V合金中含有毒性的釩（V）可導(dǎo)致植入物的失效。第三十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一為了改善鈦及鈦合金的耐磨性能，可將鈦制品表面進(jìn)行高溫離子氮化及應(yīng)用離子注入技術(shù)處理，通過(guò)引起晶格畸變，使制品表面呈壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高硬度和耐磨性。3）為了改善鈦及合金與骨組織的結(jié)合性，可采用等離子噴涂和燒結(jié)法在鈦合金基材表面上涂多孔純鈦或Ti6Al4V合金涂層，有利于新骨組織長(zhǎng)入形成機(jī)械結(jié)合。80年代又開(kāi)發(fā)了鈦合金表面等離子噴涂羥基磷灰石陶瓷涂層的技術(shù)，使鈦合金表面具有生物活性，成功用于鈦種植牙根和人工關(guān)節(jié)柄部，提高了植入物與骨組織的結(jié)合強(qiáng)度。第四十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一3）加工工藝

鈦的冶煉和成型加工比其他生物醫(yī)用金屬材料困難，常采用雙真空或惰性氣體保護(hù)的自耗電極熔煉法，并需嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量。

醫(yī)用鈦合金植入件可采用精密鍛造工藝，也可采用軋制型材工藝制備，其機(jī)械性能相當(dāng)。形狀復(fù)雜的制品也可采用真空熔模精密鑄造工藝生產(chǎn)，熱等靜壓工藝可以消除合金鑄件內(nèi)部疏松組織，使合金性能得到改善。第四十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一4）臨床應(yīng)用在骨外科，用于制作各種骨折內(nèi)固定器械和人工關(guān)節(jié)。其特點(diǎn)是彈性模量比其他金屬材料更接近天然骨、密度小、質(zhì)量輕。但鈦合金耐磨性能不好，且存在咬合現(xiàn)象。因此，用鈦合金制造組合式全關(guān)節(jié)需注意材料間的配合。在顱腦外科，微孔鈦網(wǎng)可修復(fù)損壞的頭蓋骨和硬膜，能有效保護(hù)腦髓液系統(tǒng)。鈦合金可制作顱骨板用于顱骨整復(fù)。在口腔及額面外科，純鈦網(wǎng)作為骨頭托架已用于顎骨再造手術(shù)，制作義齒、牙床、托環(huán)、牙橋和牙冠等，在口腔整畸、口腔種植等領(lǐng)域也有良好的臨床效果。第四十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一在心血管方面，純鈦可用來(lái)制造人工心臟瓣膜和框架。在心臟起搏器中，密封的鈦盒能有效防止潮氣滲入密封的電子元器件。此外，一些用物理方法刺激骨生長(zhǎng)的電子裝置也采用了鈦材。第四十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一齒科用金屬齒科汞齊汞齊是一種含有汞金屬成分的合金

。汞作為牙科填充材料原理：在室溫下Hg是液態(tài)，能與其他金屬反應(yīng)，如銀、錫等，形成一種塑性物質(zhì)，將其填入齲洞中，汞齊隨著時(shí)間推移發(fā)生固化(凝固)。

固態(tài)合金的成分是：至少65%的銀，不超過(guò)29%的錫，6%的銅，2%的鋅和3%的汞。

牙醫(yī)在填補(bǔ)齲洞時(shí)，一般先在機(jī)械研磨器中將微粒狀的固態(tài)合金和汞混合，材料變得容易變形，方便操作，然后填充進(jìn)準(zhǔn)備好的齲洞中。第四十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一現(xiàn)在應(yīng)用的汞齊合金的銀合金粉在組成、形狀及包裝等方面都有了較大改變。在組成方面增加了銅含量，減少了銀含量，使汞齊合金既提高了強(qiáng)度又降低了成本。傳統(tǒng)的銀合金粉制品是按比例配料后，在無(wú)氧高溫條件下熔化，澆鑄成錠，再用機(jī)械切削粉碎成微細(xì)粉末，因此在顯微鏡下為片狀不規(guī)則形。如果將銀合金粉在真空條件下熔化并霧化制粉，則在顯微鏡下觀察為圓球形顆粒，又稱球形銀合金粉。由于球形粉末比不規(guī)則粉末的表面積小，故調(diào)和時(shí)所需汞的量也少，因此提高了汞齊合金的強(qiáng)度。另外，在包裝方面使用膠囊包裝取代傳統(tǒng)的瓶裝，按比例將一定量的汞和銀粉末分別裝于膠囊隔膜兩側(cè)，在兩者調(diào)和后完成汞齊化。這樣既減少了汞的污染又節(jié)約了原材料，并提高了汞齊合金的性能。第四十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一金和金合金的耐久性、穩(wěn)定性和抗蝕性，使它們?cè)谘揽粕铣蔀楹苡杏玫慕饘?/p>

。金若合金含有75%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))或更多的金和其他貴金屬，它們就能保留其良好的抗蝕性。

銅與金形成的合金可顯著提高其強(qiáng)度；

鉑也能改善其強(qiáng)度，但添加量不能超過(guò)4%；否則合金的熔點(diǎn)會(huì)提高。

銀的加入可抵消銅的顏色。

加入少量的鋅可降低其熔點(diǎn)，并排除在熔化過(guò)程中形成的氧。不同成分的金合金各有用途。含金量超過(guò)83%的合金較軟，用于鑲嵌，但其硬度太低而不能承受太高的壓力。金含量少的較硬合金，用于牙冠和尖端處，可承受較大的壓力。第四十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Ni-Ti合金形狀記憶效應(yīng)：材料變形后，經(jīng)過(guò)加熱處理，能迅速回復(fù)到之前的形狀。1）機(jī)理與性能記憶合金有單向、雙程和全程記憶三種。單程記憶：較低的溫度下變形，加熱后可恢復(fù)變形前的形狀，這種只在加熱過(guò)程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱為單程記憶效應(yīng)，回復(fù)力大；雙程記憶：同時(shí)有高溫和低溫的形態(tài)，溫度升降可逆地反復(fù)，加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)又能恢復(fù)低溫相形狀；全程記憶即加熱時(shí)為高溫相形狀，冷卻時(shí)則形成與高溫相形狀相同但方向相反的現(xiàn)象。第四十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一Ni-Ti合金應(yīng)用最成功的是鎳鈦形狀記憶合金，它是等原子比的金屬間化合物，高溫相是體心立方氯化銫（CsCl）型B2結(jié)構(gòu)，低溫相馬氏體（M）是單斜B19型結(jié)構(gòu)，中間相R為菱形結(jié)構(gòu)，相變時(shí)發(fā)生B2-R-M和B2-M轉(zhuǎn)變。當(dāng)?shù)陀隈R氏體轉(zhuǎn)變溫度以下發(fā)生一定程度的塑性變形時(shí)，轉(zhuǎn)變成有序的馬氏體組織；當(dāng)溫度升高到逆轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，其馬氏體組織即逆轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷啬赶嘟M織，即無(wú)序的奧氏晶體結(jié)構(gòu)，從而恢復(fù)原來(lái)的形狀。1）機(jī)理與性能第四十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

醫(yī)用鎳鈦形狀記憶合金成分為Ti44%～46%，Ni54%～56%，其機(jī)械性能明顯優(yōu)于316L不銹鋼和鈷基合金，同時(shí)又兼有高的耐蝕性。

鎳鈦形狀記憶合金的形狀記憶恢復(fù)溫度為36℃±2℃，接近人體的體溫。低于逆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，延性高，易加工。在70～140Mpa應(yīng)力下發(fā)生塑性變形；在逆轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)又可變堅(jiān)硬。這種奇妙的性能在醫(yī)學(xué)中獲得了許多應(yīng)用。第五十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一NiTi形狀記憶合金的形狀恢復(fù)溫度與人體體溫基本一致，應(yīng)用起來(lái)十分方便。例如：在整形外科中NiTi形狀記憶合金用于制作脊椎側(cè)彎癥矯形器械、人工頸椎椎間關(guān)節(jié)、加壓騎縫針、人工關(guān)節(jié)、髕骨整復(fù)器、顱骨板、顱骨鉚釘、接骨板、髓內(nèi)釘、髓內(nèi)鞘、接骨超彈絲、關(guān)節(jié)接頭等。在口腔科中用作齒列矯正用唇弓絲、齒冠、托環(huán)、頜骨固定等，隨著研究和開(kāi)發(fā)的深入，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷擴(kuò)大。2）臨床應(yīng)用第五十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一其他金屬（1）醫(yī)用鉭鉭是化學(xué)活性很高的金屬，在生理或其它環(huán)境中，甚至在缺氧的狀態(tài)下，其表面都能立即生成一層化學(xué)性能穩(wěn)定的鈍化膜，從而使鉭具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗生理腐蝕性，并具有良好的生物相容性。鉭植入骨內(nèi)能與周圍生成的新骨直接接觸。最近有研究表面，多孔金屬鉭在其表面進(jìn)行生物活化處理后，植入動(dòng)物體內(nèi)，孔內(nèi)有新骨生成，即具有誘導(dǎo)成骨性。這表明金屬鉭具有優(yōu)良的生物學(xué)性能。性能完全退火冷加工拉伸強(qiáng)度/MPa205515屈服強(qiáng)度/MPa140345延伸率/%20～302楊氏模量/GPa—190第五十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一其他金屬鉭可加工成板、帶、絲材，用于制造骨板、骨釘、夾板、縫合針等外科植入器械。臨床上，鉭片刻用于修補(bǔ)顱蓋，鉭絲可縫合神經(jīng)、肌腱和血管，鉭板可用于修補(bǔ)骨缺損，鉭網(wǎng)可用于修補(bǔ)肌肉組織。此外，在血管金屬支架表面鍍一層鉭，能明顯提高血管支架的抗血栓性能。第五十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）醫(yī)用鉑

鉑是一種銀白色金屬，俗稱白金。晶體結(jié)構(gòu)為面心立方。鉑具有高熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)和低蒸氣壓的特點(diǎn)，鉑的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。鉑的主要物理性能為：密度21.45g/cm2(20°C)，熔點(diǎn)1769°C，電阻率9.85μΩ?cm(0°C)。常見(jiàn)的鉑合金有鉑銥合金、鉑金合金和鉑銀合金，它們均具有極好的抗蝕性能和物理化學(xué)穩(wěn)定性。用鉑及其合金制造的微探針廣泛用于人體神經(jīng)系統(tǒng)的各種植入性檢測(cè)和修復(fù)用電子裝置，心臟起搏器等。鉑及其合金的力學(xué)性能較差及其成本較高，限制了其在醫(yī)學(xué)上的推廣應(yīng)用。第五十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）醫(yī)用鈮1）鈮為難熔金屬，熔點(diǎn)為2467°C，其晶體結(jié)構(gòu)為體心立方晶體。純鈮的密度為8.5g/cm3。鈮和鉭的化學(xué)性質(zhì)很相似，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能。2）鈮對(duì)很多腐蝕介質(zhì)在冷態(tài)或稍熱的條件下不起反應(yīng)，金屬鈮在空氣中只在溫度高于200°C時(shí)才明顯氧化。鈮和Cl、H、N分別在200°C、250°C、400°C時(shí)才發(fā)生反應(yīng)。3）鈮容易磨損和黏結(jié)刀具，切削加工時(shí)宜采用油水乳化液冷卻，以保持刀具刃部的鋒利性。醫(yī)用鈮一般采用高純鈮，鈮在醫(yī)學(xué)方面與鉭類似，如制髓內(nèi)釘?shù)?。由于其?lái)源和經(jīng)濟(jì)原因，醫(yī)用鈮的用途受到很大的限制。第五十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一

金屬及其合金在生物體內(nèi)的腐蝕問(wèn)題尚未解決，需對(duì)其表面進(jìn)行改性。

目的：

表面改性不僅要抑制有害金屬離子的溶出，而且要促進(jìn)組織的再生和加強(qiáng)材料與組織結(jié)合。

金屬生物材料的表面改性技術(shù)主要可以分為：

（1）物理化學(xué)方法（2）形態(tài)學(xué)方法（3）生物化學(xué)方法。

金屬與合金表面涂層處理第五十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一1物理化學(xué)方法

----改善金屬生物材料表面性能主要方法（1）氮化處理

等離子體滲入技術(shù)氮原子能夠與MoCrNi形成穩(wěn)定化合物硬度高能夠提高抗晶粒間腐蝕能力消除內(nèi)應(yīng)力第五十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一1物理化學(xué)方法（2）涂層處理

等離子噴涂、磁控濺射技術(shù)A、氧化鋁涂層提高強(qiáng)度，但是與金屬基體結(jié)合差，噴涂前需要拋光B、羥基磷灰石和生物玻璃不銹鋼、Ti合金、Co合金防腐和生物活性

熱膨脹系數(shù)不同，擴(kuò)散，形成致密的界面

C、金屬纖維涂層Ti合金，拉成多孔金屬纖維網(wǎng)，與Ti合金燒結(jié)成表面多孔優(yōu)勢(shì)：彈性模量與骨相近強(qiáng)度比骨高植入狗大腿與骨的結(jié)合強(qiáng)度高第五十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一1物理化學(xué)方法

----改善金屬生物材料表面性能主要方法離子注入、高分子涂層、電化學(xué)法第五十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2）

生物化學(xué)方法

將大分子蛋白質(zhì)或酶等有機(jī)高分子物質(zhì)引入基體表面，使其具有更優(yōu)良的生物活性，因而具有更直接、更有效的特點(diǎn)。這樣的材料可以促進(jìn)植入處傷口的愈合，加速植入體與周圍組織的結(jié)合，同時(shí)也可以提高植入體的安全性和使用壽命。靜電吸附分子自組裝靜電紡絲第六十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第六十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一重點(diǎn)

第一部分一、原子鍵合：1）原子結(jié)合鍵的特點(diǎn)2）材料內(nèi)部原子結(jié)合的方式及相應(yīng)性能3）原子鍵合與材料性能之間的關(guān)系4）高分子的近程與遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)5）根據(jù)元素周期表推斷材料性能二、晶體學(xué)1）晶體的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)的表征參數(shù)2）晶向指數(shù)與晶面指數(shù)的標(biāo)定3）三種典型金屬晶體的晶體學(xué)特點(diǎn)4）合金的相結(jié)構(gòu)5）金屬間化合物的應(yīng)用6）離子晶體結(jié)構(gòu)規(guī)則及典型的離子晶體結(jié)構(gòu)7）硅酸鹽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8）聚合物的晶體結(jié)構(gòu)模型、晶體形態(tài)9）晶態(tài)與非晶態(tài)之間的關(guān)系10）點(diǎn)缺陷11）位錯(cuò)解釋材料性能第六十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一12）相圖析晶路線自由度相數(shù)13）材料性能（電、熱、光）

從應(yīng)用角度設(shè)計(jì)材料

電性能：導(dǎo)體、半導(dǎo)體（本征與非本征區(qū)別）、絕緣體的根本原因，隨溫度變化的原因（給出圖形解釋）、進(jìn)而根據(jù)能帶寬度選擇材料壓電特性

熱性能：三個(gè)參數(shù)（給出材料熱性能圖）根據(jù)應(yīng)用選擇材料，并解釋機(jī)理

表面特性：接觸角圖解釋擴(kuò)散特性：根據(jù)應(yīng)用選擇材料

光學(xué)性能：金屬光澤、X射線吸收?qǐng)D片解釋等

第六十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二部分：金屬生物醫(yī)用材料1）優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)2）腐蝕評(píng)價(jià)手段3）常見(jiàn)的金屬醫(yī)用材料優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)4）針對(duì)缺點(diǎn)改性思路及方法5）金屬材料研究進(jìn)展第六十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一醫(yī)用金屬材料研究進(jìn)展鎂合金優(yōu)勢(shì)：(1)鎂是人體內(nèi)含量最多的陽(yáng)離子之一，幾乎參與人體內(nèi)所有的新陳代謝過(guò)程。(2)鎂及鎂合金的彈性模量約為45GPa，更接近人骨的彈性模量，能有效降低應(yīng)力遮擋效應(yīng)；鎂與鎂合金的密度約為1.7g/cm3，與人骨密度(1.75g/cm3)接近，符合理想接骨板的要求。1）醫(yī)用鎂及鎂合金材料的研究利用鎂的易降解性能制成可吸收心血管支架利用鎂金屬與人體相近的力學(xué)性能作為骨固定材料(3）可控腐蝕性能：一定時(shí)期內(nèi)良好的機(jī)械支撐性能，自行降解，克服長(zhǎng)期存留；多次介入干預(yù)，而不會(huì)有重疊支架帶來(lái)的問(wèn)題(4)鎂資源豐富第六十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一鎂合金存在的最大問(wèn)題：鎂的耐蝕性能過(guò)差，滿足不了植入器件服役期的要求。

在提高鎂及鎂合金耐蝕性能方面，研究主要集中在合金化與表面涂層兩方面。1、合金化：在可降解鎂合金的材料研究方面，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了AZ91Ca、Mg-Mn-Zn、Mg-Zn-Y、Mg-Zn-Mn-Ca、Mg-Ca、Mg-1X（X=Al，

Ag，In，Si，Y，Zn和Zr）等多種新型鎂合金。在控制降解速度方面仍沒(méi)有取得突破性進(jìn)展。第六十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2、表面處理：目標(biāo)：控制基體降解速度+賦予其表面以良好的生物活性1）微弧氧化：無(wú)機(jī)陶瓷膜，與金屬基體結(jié)合力強(qiáng)，電絕緣性好，耐熱沖擊，耐磨損2）離子注入：可以改善局部腐蝕如：電偶腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶界間腐蝕、并能改善應(yīng)力作用下的腐蝕如:應(yīng)力腐蝕斷裂、氫脆、腐蝕疲勞、磨損腐蝕等。離子化粒子固溶體間隙位置3）激光改性：涂層裂紋少4）氣相沉積晶體Si涂層、電化學(xué)沉積及仿生方法制備羥基磷灰石涂層、磷化方法制備磷酸鈣涂層、化學(xué)轉(zhuǎn)化錳酸鹽涂層[等多種處理工藝第六十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2）多孔醫(yī)用金屬材料研究多孔金屬定義：是指一種金屬骨架里分布著大量孔洞的新型材料，以多樣化空隙為特征。分類：

按期結(jié)構(gòu)來(lái)分，可分為無(wú)序和有序兩類，前者如泡沫材料，而后者主要是點(diǎn)陣材料。

按孔之間是否連通，可分為閉孔和通孔兩類，前者含有大量獨(dú)立存在的孔洞,后者則是連續(xù)暢通的三維多孔結(jié)構(gòu)。性能：與實(shí)體結(jié)構(gòu)材料比，由于孔隙的存在，多孔金屬具有一系列特殊性能：

良好的可壓縮性；優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、重量輕；多孔金屬可以吸收與沖擊方向無(wú)關(guān)的較高沖擊能量，還可以有效地應(yīng)用于聲音吸收、電磁屏蔽和振動(dòng)阻尼等方面。第六十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一多孔金屬材料用于植入材料的優(yōu)點(diǎn)：①多孔結(jié)構(gòu)利于成骨細(xì)胞的粘附、分化和生長(zhǎng)，促使骨長(zhǎng)入孔隙，加強(qiáng)植入體與骨的連接，實(shí)現(xiàn)生物固定；②多孔金屬材料的密度、強(qiáng)度和彈性模量可以通過(guò)改變孔隙度來(lái)調(diào)整，達(dá)到與被替換硬組織相匹配的力學(xué)性能(力學(xué)相容性)，如減弱或消除應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，避免植入體周圍的骨壞死、新骨畸變及其承載能力降低等；③開(kāi)放的連通孔結(jié)構(gòu)利于水分和養(yǎng)料在植入體內(nèi)的傳輸，促進(jìn)組織再生與重建，加快痊愈過(guò)程。第六十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一(1)多孔鉭以聚亞胺酯熱降解得到的碳骨架為支架，該碳骨架呈為網(wǎng)絡(luò)樣結(jié)構(gòu)，整體遍布微孔，孔隙率可高達(dá)98%，再將商業(yè)純鉭通過(guò)化學(xué)蒸汽沉積、滲透的方法結(jié)合到碳骨架上就形成了多孔金屬結(jié)構(gòu)。鉭層厚度在40-60μm之間，重量上鉭約占99%，碳骨架則占1%左右在顯微鏡下該材料結(jié)構(gòu)如同松質(zhì)骨，其空隙大小在400-600μm之間，整體互聯(lián)的孔隙率高達(dá)75%-85%。三維多孔結(jié)構(gòu)更有利于成骨細(xì)胞黏附、分化和生長(zhǎng)，促進(jìn)骨長(zhǎng)入，從而加強(qiáng)植入體與骨之間的鏈接，實(shí)現(xiàn)生物固定，同時(shí)它也更有利于水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在植入體內(nèi)的傳輸，促進(jìn)骨組織再生和重建，加快愈合過(guò)程。目前在臨床上的應(yīng)用主要有脊椎間融合器、缺損骨修復(fù)及軟骨修復(fù)