ti合金为什么可以用作人体器官

⑴ 为什么用钛合金制作“人造骨骼”

钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性，无毒、质量轻、且具有优良的生物相容性，所以是非常理想的医用金属材料。

⑵ 钛合金对人体的好处

钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2％和0.04～0.05％以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015％以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。 钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8％的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。
钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20％～25％。70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数小于 2.5的飞机用钛主要是为了代替钢，以减轻结构重量。又如，美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3，飞行高度26212米)，钛占飞机结构重量的93％，号称“全钛”飞机。当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600°C时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20％～30％，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件。

⑶ 植入人体的金属为何首选“钛”

金属质料作为生物钛设备及钛合金——人体植入物的理想质料医用功效质料是质料科学的一个严重分支，用于人体植入物的历史已有400余年。英国较早地操纵了纯金板修补颅骨、镶牙，厥后连续操纵了银、铁片、铁丝及铁基合金的平稳骨折关头关头件。1930年往后，英国、美国操纵钴基合金作为人体植入物。第二次全国年夜战时代，英国、美国和日本等国家操纵了年夜量的不锈钢作为人体植入物。20世纪50年月初，跟着稀有金属财产的发展，加工态和铸态的钛、铌、锆作为人体植入物用于临床实施。
1972年，我国起头接纳了国产钛风机及钛合金制品，北京积水潭病院等20多家病院，先后接纳钛及钛合金人造骨头与关头关头用于临床治疗应用和研究，制造的髋关头关头、肘关头关头、下颌骨等用于临床治疗病人。同时，华山病院与上海冶金研究所的模拟人体体液的浸泡实施，电化学阳极化实施和侵蚀动力学曲线的测定，证年夜白钛及钛合金人造骨头与关头关头用于人体具有优异的耐侵蚀性，生物学反映也很小，是一种理想的人体植入物。复旦年夜学生物系人类心理学研究组与上海第六人平易近病院对植入人体骨头与关头关头进行力学机能测定，觉得钛及钛合金的强度知足了人体植入物的要求。
全国列国的相关研究和年夜量的临床治疗实例，从深度和广度上认可钛盘管及钛合金是迄今为止最理想的人体植入物金属质料，被当今医疗外科业列为继不锈钢、钴基合金之后崛起的第三代金属。
20世纪80年月中期往后，国产钛及钛合金加工材用于制造人体植入物的数目增添，其中钛外形记忆合金的开辟与应用到达国际前辈水平。到了90年月中期，国产钛及钛合金加工材，在矫形外科、神经外科、心血管系统、口腔颌面外科、人体外造就机等方面普遍应用。近5年，又有天津市威曼生物质料有限公司、北京奥斯比利克新手艺有限公司等一批企业成为钛及不锈钢等人体植入物生产企业。接纳钛及钛合金制造的股骨头、髋关头关头、肱骨、颅骨、膝关头关头、肘关头关头、肩关头关头、掌指关头关头、颌骨以及心辨膜、肾辨膜、血管扩张器、夹板、假体、紧固螺钉等上百种金属件移植到人体中，取得了精巧的功效，被医学界给以了很高的评价。
人体植入物是与人的生命和健康慎密亲密相关的特别的功效质料。同别的金属质料对角力计较，操纵钛及钛合金的优势主要有六点：1、质轻；2、弹性模量低；3、无磁性；4、无毒性；5、抗侵蚀性；6、强度高、韧性好。
钛及钛合金具有优异的操纵特征，被全国公认是生物医疗规模中优异的金属质料，同操纵不锈钢、钴基合金等金属质料对角力计较，具有较年夜的应用优势，发展空间很年夜。
金属质料作为人体植入物的用量渐渐增添。1990年往后，仅美国每年用于人体植入金属件到达200万件以上，其中髓关头关头、股骨件占2．5％；欧洲市场对骨折外平稳产品和内平稳产品的供需两旺，以法国、德国、意年夜利和英国为主，2004年市场价钱到达2．8亿美金，其中内平稳产品占85．7％。近10年来，生物医用质料及制品的市场增添率一直连结在20％～25％，展望未来10～15年，搜罗生物医用质料在内的医疗工具财产化发展快，将到达规模经济，成为全国经济的支柱财产。
医用钛及钛合金质料的优势已经被医学界认可，也被越来越多的患者担任，考虑到战争的身分、勾当创伤的身分和人平易近保留水平前进的身分等，首选钛及钛合金作为人体植入物的增漫空间很年夜，势必成为钛应用发展中新的经济增添点。

⑷ 钛金属对人体有什么好处

【钛金属介绍】
钛的特性本身具有高硬度且质轻之不会生锈变质、或致使金属过敏之稳定金属类。
钛具有特殊的电流特性，对人体会产生有益的生理作用且其化学性安定，不会发生经时性的变化或变质。
钛对人体有益，且相当安全，非常适合身体。钛制品由于会安定身体电流，舒缓肌肉紧绷状态，因此，精神会得到松解、肌肉也会逐渐放松，并可提高运动机能。
钛治疗的原理
钛是一种具有坚硬、不生锈特性的安全、低变应原的金属。在医药和体育运动领域中被广泛使用。这种轻金属具有通过细胞电离调节身体天然电流的能力。钛具有特殊的电流特性，对人体会产生有益的生理作用且其化学性稳定，不会发生经时性的变化或变质，有益人体身心健康。因此使用钛制品可以达到精神松弛、肌肉放松、运动机能提高的效果。体温上升，热量增加会使肌肉放松，并且刺激血液流动，增加的血液流动帮助您的身体更好地清除血流中由疼痛产生的作用物和疲劳因子。 有效地控制身体内的电流紊乱。疼痛与不适的消除立即见效。对粘液囊炎，坐骨神经痛、头痛这些类型的关节炎和经前综合症的短暂痛疼缓解具有明显作用。通过调节身体电流来缓解肌肉的痛疼与僵硬，改善血液循环。由于这些原因，本产品受到马拉松选手和许多日本运动员的喜爱。专业的运动数字反映较好的运动流速，更快的反射时间，以及运动成绩的提高。
【金属锗(99.999%)常识】
近年来，随着电子工业的发展，锗已成为人们熟知的优良的半导体材料。科学家们近来发现，它不仅是电子工业的“粮食”，而且在人体保健、抗癌、治癌方面有奇异的作用。
锗在人体内的功能是多方面的。首先，由于它具有脱氢能力，能够使体内保持充足的氧，从而维护人体健康。在人体中，食物的分解是借助氧气进行的。在食物分解过程中，需要消耗氧，同时生成水和二氧化碳。如果没有充足的氧，就有可能使机体引起疾病。而锗能把人体内的氢离子带出体外减少了对氧的需求量，从而有利于健康。日本科学家在蜂蜜中加入二甲基锗氧化物的多聚物，成为畅销的保健品。
最令人注意的是有机锗（二羧乙基锗三氧化物）的抗癌作用。根据研究及实践证明，有机锗能与人体中的“废料”结合，体内和血管壁上的多余的蛋白质和癌细胞也会被吸附，20～30小时后，携带“废料”的锗，会自动从体内排出。肿瘤患者的血液呈高凝状态，血流速度减慢，癌细胞极易在血管壁附着，浸润和破坏血管壁。同时，由于血液粘度高，极易形成血栓，把癌细胞包裹起来，使药物难于奏效。由于有机锗具有降低血液粘度的作用，因而能减缓上述作用，起到抗癌作用。
纯锗(99.999%以上)的功能:
（1）增强人体免疫功能
（2）调节血压、血脂、血糖等生理功能。
（3）广泛治疗癌肿的作用。
（4）具有抗致癌因子作用。
（5）具有防治多种疾病和健身的功能。
（6）具有明显的抗衰老功效。
（7）具有增白美容的功效。
（8）锗参与体内代谢，含有多个Ge-0键，具有很强的氧化脱氢能力。与人体血红蛋白结合，保证细胞的有氧代谢。由于它所载负电荷氧原子能捕捉代谢产物中的氢，起到部分净化血液作用，因 此有益于老年性痴呆症等病人的康复。
科学家指出，在人体机能如物质代谢、能量转换、抗病能力，心血管、神经、生殖等功能中，都有锗的参与。锗在传统的抗衰老中药如人参、灵芝、枸杞中含量很高，且认为人参的抗衰老和药理作用，与锗含量呈相关关系。20世纪70年代以后，随着研究结果的不断明朗化，有机锗崭露头角，成为“震动世界医学界的新星”。从此人们不再把锗看成是一种单纯的半导体材料。锗可抗病毒、抑杀细菌，增强人体免疫力，刺激白细胞，调节胆固醇，为人类增强健康水平，防御疾病作出贡献。
锗是第32号元素，原子量为72．59。锗早就被用于现代通讯、电子计算机、宇宙开发、能源利用等许多高技术领域，现在发现，锗元素有与体内氢离子结合的本领，以尿或汗液的方式排出，从而增强了体内氧的供应，有利于加速新陈代谢和延缓细胞的衰老。
锗的生理功能还有很多。使实验动物寿命延长是最有力的抗衰老指标。实验证明，氨基酸锗氧化物能延长果蝇的平均寿命和最高寿命。有机锗对机体的抗老化代谢产物有作用，故有利于抗衰老。
即使纯锗的用量很小，也能增强机体的能量产生。它可提高氧的利用率，可使缺氧、受损伤的细胞重新恢复它们对体内平衡的控制。有机锗的抗癌基础和临床研究，国外已有大量报道。有机锗能诱导细胞分泌白细胞介素和干扰素，刺激宿主对癌症的防御能力
锗还具有较高的增白美容保青春作用，可制成各种护肤用品，对孕期或日照引起的异常色素沉着斑具有清除作用，还可治疗痤疮、湿疹和腋臭。

⑸ 钛对人体有什么好处

钛是一种很特别的金属，质地非常轻盈，却又十分坚韧和耐腐蚀，它不会像银会变黑，在常温下终身保持本身的色调。钛的熔点与铂金相差不多，因此常用于航天.军工精密部件。加上电流和化学处理后，会产生不同的颜色。
钛如同它的名字一样是一种具有英雄气概的金属，银亮，轻盈，坚牢。在化学上，大名鼎鼎的强腐蚀剂“王水”能够吞噬白银、黄金，以至把号称“不锈”的不锈钢侵蚀，变得锈迹斑驳，面目全非。然而，“王水”对钛却无可奈何。在“王水”中浸泡了几年的钛，依旧锃亮，光彩照人！有优异的抗酸碱腐蚀性；若把钛加到不锈钢中，只加百分之一左右，就大大提高抗锈本领。常温时钛在空气中稳定；因为钛具有密度小、耐高温、耐腐蚀等优良的特性，钛合金强度高，它密度小，强度大，密度是钢铁的一半而强度和钢铁差不多；钛既耐高温，又耐低温。在-253℃~500℃这样宽的温度范围内都能保持高强度。这些优点正是太空金属所必备的。钛的合金是制做火箭发动机的壳体及人造卫星、宇宙飞船的好材料。钛有“太空金属”之称。由于钛有这些优点，所以50年代以来，一跃成为突出的稀有金属。
钛是一种纯性金属，正因为钛金属的“纯”，故物质和它接触的时候，不会产生化学反应。也就是说，因为钛的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人长期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的过敏，它是唯一对人类植物神经和味觉没有任何影响的金属。钛又被人们称为“亲生物金属”。钛在医学上有着独特的用途。在骨头损伤处，用钛片和钛螺丝钉固定好，过几个月，骨头就会长在钛片上和螺丝钉的螺纹里。新的肌肉就包在钛片上，这种“钛骨”就如真的骨头一样，甚至可以用钛制人造骨头来代替人骨治疗骨折。
由于钛的以上特性，它特有的银灰色调不论是高抛光.丝光.亚光都有很好的表现，是除贵金属铂，金以外最合适的首饰金属，在国外现代首饰设计中经常使用。但由于钛的加工技术要求很高，用普通设备很难浇铸成型，用普通工具又很难将它焊接起来，所以很难形成生产规模。因此，在国内首饰市场很难见到它的踪影，市场上俗称钛金。
钛金属具有未来性的特质，皆能增显气质，同时历久弥新，质地轻盈却格外坚固，是国际上流行的首饰用材。至于款型设计上，极简干净的切割，高度的设计性与低调的前卫风格，备受年轻白领的推崇。

⑹ 为什么钛基金属在生物医用材料中广泛应用

钛具有亲生物性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。钛及钛合金材料广泛应用在核工业、化工石化、航空航天、体育用品、牙科和医疗修复等领域。

医用钛合金的优点

医用钛合金不仅无毒、质量轻、比强度高，具有极好的生物相容性和耐腐蚀性，可用作植入人体的植入物等，是很理想的医用金属材料，而且钛在地壳中储量十分丰富，具有进一步开发的潜能，是理想并应用前景广阔的生物医学工程材料。