ti合金為什麼可以用作人體器官

⑴ 為什麼用鈦合金製作「人造骨骼」

鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性，無毒、質量輕、且具有優良的生物相容性，所以是非常理想的醫用金屬材料。

⑵ 鈦合金對人體的好處

鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體：882℃以下為密排六方結構α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類：①穩定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。②穩定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素，又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等；後者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。③對相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯、錫等。
氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15～0.2％和0.04～0.05％以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物，使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015％以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。 鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差，生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要，使鈦工業以平均每年約 8％的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦（TA1、TA2和TA3）。
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業中應用，用於製作電解工業的電極，發電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究；60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。
鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間，但比強度高並具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加，達到飛機結構重量的20％～25％。70年代起，民用機開始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數小於 2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結構重量。又如，美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機結構重量的93％，號稱「全鈦」飛機。當航空發動機的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機出口溫度相應地從200～300°C增加到500～600°C時，原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼製造高壓壓氣機盤和葉片，以減輕結構重量。70年代，鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20％～30％，主要用於製造壓氣機部件，如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度，耐腐蝕和耐低溫性能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭 也都使用鈦合金板材焊接件。

⑶ 植入人體的金屬為何首選「鈦」

金屬質料作為生物鈦設備及鈦合金——人體植入物的理想質料醫用功效質料是質料科學的一個嚴重分支，用於人體植入物的歷史已有400餘年。英國較早地操縱了純金板修補顱骨、鑲牙，厥後連續操縱了銀、鐵片、鐵絲及鐵基合金的平穩骨折關頭關頭件。1930年往後，英國、美國操縱鈷基合金作為人體植入物。第二次全國年夜戰時代，英國、美國和日本等國家操縱了年夜量的不銹鋼作為人體植入物。20世紀50年月初，跟著稀有金屬財產的發展，加工態和鑄態的鈦、鈮、鋯作為人體植入物用於臨床實施。
1972年，我國起頭接納了國產鈦風機及鈦合金製品，北京積水潭病院等20多家病院，先後接納鈦及鈦合金人造骨頭與關頭關頭用於臨床治療應用和研究，製造的髖關頭關頭、肘關頭關頭、下頜骨等用於臨床治療病人。同時，華山病院與上海冶金研究所的模擬人體體液的浸泡實施，電化學陽極化實施和侵蝕動力學曲線的測定，證年夜白鈦及鈦合金人造骨頭與關頭關頭用於人體具有優異的耐侵蝕性，生物學反映也很小，是一種理想的人體植入物。復旦年夜學生物系人類心理學研究組與上海第六人平易近病院對植入人體骨頭與關頭關頭進行力學機能測定，覺得鈦及鈦合金的強度知足了人體植入物的要求。
全國列國的相關研究和年夜量的臨床治療實例，從深度和廣度上認可鈦盤管及鈦合金是迄今為止最理想的人體植入物金屬質料，被當今醫療外科業列為繼不銹鋼、鈷基合金之後崛起的第三代金屬。
20世紀80年月中期往後，國產鈦及鈦合金加工材用於製造人體植入物的數目增添，其中鈦外形記憶合金的開辟與應用到達國際前輩水平。到了90年月中期，國產鈦及鈦合金加工材，在矯形外科、神經外科、心血管系統、口腔頜面外科、人體外造就機等方面普遍應用。近5年，又有天津市威曼生物質料有限公司、北京奧斯比利克新手藝有限公司等一批企業成為鈦及不銹鋼等人體植入物生產企業。接納鈦及鈦合金製造的股骨頭、髖關頭關頭、肱骨、顱骨、膝關頭關頭、肘關頭關頭、肩關頭關頭、掌指關頭關頭、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘等上百種金屬件移植到人體中，取得了精巧的功效，被醫學界給以了很高的評價。
人體植入物是與人的生命和健康慎密親密相關的特別的功效質料。同別的金屬質料對角力計較，操縱鈦及鈦合金的優勢主要有六點：1、質輕；2、彈性模量低；3、無磁性；4、無毒性；5、抗侵蝕性；6、強度高、韌性好。
鈦及鈦合金具有優異的操縱特徵，被全國公認是生物醫療規模中優異的金屬質料，同操縱不銹鋼、鈷基合金等金屬質料對角力計較，具有較年夜的應用優勢，發展空間很年夜。
金屬質料作為人體植入物的用量漸漸增添。1990年往後，僅美國每年用於人體植入金屬件到達200萬件以上，其中髓關頭關頭、股骨件佔2．5％；歐洲市場對骨折外平穩產品和內平穩產品的供需兩旺，以法國、德國、意年夜利和英國為主，2004年市場價錢到達2．8億美金，其中內平穩產品佔85．7％。近10年來，生物醫用質料及製品的市場增添率一直連結在20％～25％，展望未來10～15年，搜羅生物醫用質料在內的醫療工具財產化發展快，將到達規模經濟，成為全國經濟的支柱財產。
醫用鈦及鈦合金質料的優勢已經被醫學界認可，也被越來越多的患者擔任，考慮到戰爭的身分、勾當創傷的身分和人平易近保留水平前進的身分等，首選鈦及鈦合金作為人體植入物的增漫空間很年夜，勢必成為鈦應用發展中新的經濟增添點。

⑷ 鈦金屬對人體有什麼好處

【鈦金屬介紹】
鈦的特性本身具有高硬度且質輕之不會生銹變質、或致使金屬過敏之穩定金屬類。
鈦具有特殊的電流特性，對人體會產生有益的生理作用且其化學性安定，不會發生經時性的變化或變質。
鈦對人體有益，且相當安全，非常適合身體。鈦製品由於會安定身體電流，舒緩肌肉緊綳狀態，因此，精神會得到松解、肌肉也會逐漸放鬆，並可提高運動機能。
鈦治療的原理
鈦是一種具有堅硬、不生銹特性的安全、低變應原的金屬。在醫葯和體育運動領域中被廣泛使用。這種輕金屬具有通過細胞電離調節身體天然電流的能力。鈦具有特殊的電流特性，對人體會產生有益的生理作用且其化學性穩定，不會發生經時性的變化或變質，有益人體身心健康。因此使用鈦製品可以達到精神鬆弛、肌肉放鬆、運動機能提高的效果。體溫上升，熱量增加會使肌肉放鬆，並且刺激血液流動，增加的血液流動幫助您的身體更好地清除血流中由疼痛產生的作用物和疲勞因子。 有效地控制身體內的電流紊亂。疼痛與不適的消除立即見效。對粘液囊炎，坐骨神經痛、頭痛這些類型的關節炎和經前綜合症的短暫痛疼緩解具有明顯作用。通過調節身體電流來緩解肌肉的痛疼與僵硬，改善血液循環。由於這些原因，本產品受到馬拉松選手和許多日本運動員的喜愛。專業的運動數字反映較好的運動流速，更快的反射時間，以及運動成績的提高。
【金屬鍺(99.999%)常識】
近年來，隨著電子工業的發展，鍺已成為人們熟知的優良的半導體材料。科學家們近來發現，它不僅是電子工業的「糧食」，而且在人體保健、抗癌、治癌方面有奇異的作用。
鍺在人體內的功能是多方面的。首先，由於它具有脫氫能力，能夠使體內保持充足的氧，從而維護人體健康。在人體中，食物的分解是藉助氧氣進行的。在食物分解過程中，需要消耗氧，同時生成水和二氧化碳。如果沒有充足的氧，就有可能使機體引起疾病。而鍺能把人體內的氫離子帶出體外減少了對氧的需求量，從而有利於健康。日本科學家在蜂蜜中加入二甲基鍺氧化物的多聚物，成為暢銷的保健品。
最令人注意的是有機鍺（二羧乙基鍺三氧化物）的抗癌作用。根據研究及實踐證明，有機鍺能與人體中的「廢料」結合，體內和血管壁上的多餘的蛋白質和癌細胞也會被吸附，20～30小時後，攜帶「廢料」的鍺，會自動從體內排出。腫瘤患者的血液呈高凝狀態，血流速度減慢，癌細胞極易在血管壁附著，浸潤和破壞血管壁。同時，由於血液粘度高，極易形成血栓，把癌細胞包裹起來，使葯物難於奏效。由於有機鍺具有降低血液粘度的作用，因而能減緩上述作用，起到抗癌作用。
純鍺(99.999%以上)的功能:
（1）增強人體免疫功能
（2）調節血壓、血脂、血糖等生理功能。
（3）廣泛治療癌腫的作用。
（4）具有抗致癌因子作用。
（5）具有防治多種疾病和健身的功能。
（6）具有明顯的抗衰老功效。
（7）具有增白美容的功效。
（8）鍺參與體內代謝，含有多個Ge-0鍵，具有很強的氧化脫氫能力。與人體血紅蛋白結合，保證細胞的有氧代謝。由於它所載負電荷氧原子能捕捉代謝產物中的氫，起到部分凈化血液作用，因 此有益於老年性痴呆症等病人的康復。
科學家指出，在人體機能如物質代謝、能量轉換、抗病能力，心血管、神經、生殖等功能中，都有鍺的參與。鍺在傳統的抗衰老中葯如人參、靈芝、枸杞中含量很高，且認為人參的抗衰老和葯理作用，與鍺含量呈相關關系。20世紀70年代以後，隨著研究結果的不斷明朗化，有機鍺嶄露頭角，成為「震動世界醫學界的新星」。從此人們不再把鍺看成是一種單純的半導體材料。鍺可抗病毒、抑殺細菌，增強人體免疫力，刺激白細胞，調節膽固醇，為人類增強健康水平，防禦疾病作出貢獻。
鍺是第32號元素，原子量為72．59。鍺早就被用於現代通訊、電子計算機、宇宙開發、能源利用等許多高技術領域，現在發現，鍺元素有與體內氫離子結合的本領，以尿或汗液的方式排出，從而增強了體內氧的供應，有利於加速新陳代謝和延緩細胞的衰老。
鍺的生理功能還有很多。使實驗動物壽命延長是最有力的抗衰老指標。實驗證明，氨基酸鍺氧化物能延長果蠅的平均壽命和最高壽命。有機鍺對機體的抗老化代謝產物有作用，故有利於抗衰老。
即使純鍺的用量很小，也能增強機體的能量產生。它可提高氧的利用率，可使缺氧、受損傷的細胞重新恢復它們對體內平衡的控制。有機鍺的抗癌基礎和臨床研究，國外已有大量報道。有機鍺能誘導細胞分泌白細胞介素和干擾素，刺激宿主對癌症的防禦能力
鍺還具有較高的增白美容保青春作用，可製成各種護膚用品，對孕期或日照引起的異常色素沉著斑具有清除作用，還可治療痤瘡、濕疹和腋臭。

⑸ 鈦對人體有什麼好處

鈦是一種很特別的金屬，質地非常輕盈，卻又十分堅韌和耐腐蝕，它不會像銀會變黑，在常溫下終身保持本身的色調。鈦的熔點與鉑金相差不多，因此常用於航天.軍工精密部件。加上電流和化學處理後，會產生不同的顏色。
鈦如同它的名字一樣是一種具有英雄氣概的金屬，銀亮，輕盈，堅牢。在化學上，大名鼎鼎的強腐蝕劑「王水」能夠吞噬白銀、黃金，以至把號稱「不銹」的不銹鋼侵蝕，變得銹跡斑駁，面目全非。然而，「王水」對鈦卻無可奈何。在「王水」中浸泡了幾年的鈦，依舊鋥亮，光彩照人！有優異的抗酸鹼腐蝕性；若把鈦加到不銹鋼中，只加百分之一左右，就大大提高抗銹本領。常溫時鈦在空氣中穩定；因為鈦具有密度小、耐高溫、耐腐蝕等優良的特性，鈦合金強度高，它密度小，強度大，密度是鋼鐵的一半而強度和鋼鐵差不多；鈦既耐高溫，又耐低溫。在-253℃~500℃這樣寬的溫度范圍內都能保持高強度。這些優點正是太空金屬所必備的。鈦的合金是製做火箭發動機的殼體及人造衛星、宇宙飛船的好材料。鈦有「太空金屬」之稱。由於鈦有這些優點，所以50年代以來，一躍成為突出的稀有金屬。
鈦是一種純性金屬，正因為鈦金屬的「純」，故物質和它接觸的時候，不會產生化學反應。也就是說，因為鈦的耐腐蝕性、穩定性高，使它在和人長期接觸以後也不影響其本質，所以不會造成人的過敏，它是唯一對人類植物神經和味覺沒有任何影響的金屬。鈦又被人們稱為「親生物金屬」。鈦在醫學上有著獨特的用途。在骨頭損傷處，用鈦片和鈦螺絲釘固定好，過幾個月，骨頭就會長在鈦片上和螺絲釘的螺紋里。新的肌肉就包在鈦片上，這種「鈦骨」就如真的骨頭一樣，甚至可以用鈦制人造骨頭來代替人骨治療骨折。
由於鈦的以上特性，它特有的銀灰色調不論是高拋光.絲光.亞光都有很好的表現，是除貴金屬鉑，金以外最合適的首飾金屬，在國外現代首飾設計中經常使用。但由於鈦的加工技術要求很高，用普通設備很難澆鑄成型，用普通工具又很難將它焊接起來，所以很難形成生產規模。因此，在國內首飾市場很難見到它的蹤影，市場上俗稱鈦金。
鈦金屬具有未來性的特質，皆能增顯氣質，同時歷久彌新，質地輕盈卻格外堅固，是國際上流行的首飾用材。至於款型設計上，極簡干凈的切割，高度的設計性與低調的前衛風格，備受年輕白領的推崇。

⑹ 為什麼鈦基金屬在生物醫用材料中廣泛應用

鈦具有親生物性。在人體內，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用於制醫療器械，制人造髖關節、膝關節、肩關節、脅關節、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。當新的肌肉纖維環包在這些「鈦骨」上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。鈦及鈦合金材料廣泛應用在核工業、化工石化、航空航天、體育用品、牙科和醫療修復等領域。

醫用鈦合金的優點

醫用鈦合金不僅無毒、質量輕、比強度高，具有極好的生物相容性和耐腐蝕性，可用作植入人體的植入物等，是很理想的醫用金屬材料，而且鈦在地殼中儲量十分豐富，具有進一步開發的潛能，是理想並應用前景廣闊的生物醫學工程材料。