1、第6章 生物金屬材料的制備與加工金屬材料制備與加工基礎生物金屬材料毒性及腐蝕性生物金屬材料表面改性不銹鋼、鈷基合金、鈦及其合金等多孔生物金屬材料炣6.1 概述鈷不銹鋼生物金屬材料基合金鎳鈦合金其它美國不銹鋼：約75鈷：約20其余：約 5(鈦及其合金)鉭及其合金、稀土金屬、鉑族金屬、炣其它稀有金屬Li、V、Ga、Ge、Sn等生物金屬材料要求nnn生物相容性良好足夠的機械性能理化性能良好nnn所制成器件符合生物力學要求， 設計合理， 結構簡單，適應功能需要易于加工造型和制作， 易植入和再次手術。價格低廉， 來源易得便于推廣應用。組織反應：ASTMF4的標準是在動物體內埋藏6 月 ， 纖維包膜厚度0

2、.03mm為合格。高度惰性炣6.2生物金屬材料制備與加工基礎金屬材料種類金屬材料組織黑色金屬：鐵、鉻、錳有色金屬金屬合金相固溶體固溶強化金屬化合物機械混合物炣鐵素體奧氏體滲碳體珠光體高溫萊氏體6.2生物金屬材料制備與加工基礎金屬材料加工鑄造鍛造塑性加工粉末冶金金屬熱處理鍛造軋制擠壓拉拔拉伸彎曲剪切炣金屬冷加工拋光6.2生物金屬材料制備與加工基礎nnn金屬熱處理將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝方法。特點一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。工藝炣一

3、般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。序號物理技術化學方法電化學法1等離子噴涂技術溶膠-凝膠法電泳法2離子束注入/常規氣相沉積技術酸-堿處理法電化學結晶法3磁控管濺射技術雙氧水處理法鈦酸酯法4激光熔覆涂層技術單用酸處理法甘油磷酸鹽法5微波等離子技術單用堿處理法陽極氧化法6高溫燒結涂層技術誘導礦化法電鍍技術6.4 生物金屬材料表面改性金屬表面處理的技術和方法炣6.5 不銹鋼國內外外科植入物用奧氏體不銹鋼的化學成分炣6.5 不銹鋼低純度醫用不銹鋼：一般采用惰性氣醫用不銹鋼生產工藝醫用高純不銹鋼加工體保護，真空或非真空熔煉工藝生產。高純度醫用不銹鋼：

4、一般先通過真空熔煉，然后再用真空電弧爐重熔或電渣重熔除去雜質，使其純化熱加工冷加工機械加工炣清洗殺菌包裝6.5 不銹鋼外科用316L不銹鋼在不同加工條件下的標準力學性質炣6.6 鈷基合金6.6 鈷基合金醫用鈷基合金制造工藝精密鑄造機械變形加工（熱軋、軋制、擠壓、沖壓）粉末冶金加工、打磨、拋光炣6.6 鈷基合金不同種類及加工條件下的鈷基合金性能炣6.6 鈷基合金鈷基合金植入器件的制造例：股骨關節假體的制造過程(鑄造Co-Cr-Mo合金)nnnnn制造一個設計好成分的石蠟模型在模型上涂一層耐火材料。首先涂一層薄的膠狀材料(氧化硅的硅酸乙酯懸濁液)，干燥后再覆上一層，直至達到一定厚度。石蠟在熔爐中熔

5、化掉(100150)將模型加熱到高溫，使殘余石蠟燃燒掉或變成氣態物質熔化的合金在重力或離心力的作用下進入模型中，模型溫度炣是8001000，合金溶液溫度是13501400。6.6 鈷基合金a.蠟注入黃銅模中b.蠟制件組裝c.蠟制件表面涂覆陶瓷e.將熔融的金屬注入陶瓷模中d.熱壓腔中去除蠟6.7 鈦及其合金外科用鈦和典型鈦合金的成分及力學性質*鎳鈦合金：鎳5459炣機械加工與切割連接熱加工與冷加工定型處理冶煉與鑄造表面改性擠壓鍛造軋制拉拔冷連接熱連接固定并熱處理冷變形成型熱變形成型連續熱處理批次熱處理流化床熱處理熔鹽/金屬熱處理Ni-Ti合金加工工藝流程炣局部熱處理H 0.003at.%C 0.

6、050at.%O 0.050at.%1. Ni-Ti合金的冶煉與鑄造熔煉條件控制：符合醫用要求炣坩鍋材質熔煉氣氛熔煉環境1. Ni-Ti合金的冶煉與鑄造(b)真空電弧熔煉法炣(a)真空感應熔煉法鎳鈦合金粗絲的制備2. Ni-Ti合金的熱加工與冷加工炣鎳鈦合金細絲的制備2. Ni-Ti合金的熱加工與冷加工炣鎳鈦合金加工工序原理示意圖2. Ni-Ti合金的熱加工與冷加工炣2. Ni-Ti合金的熱加工與冷加工炣v鑄錠鍛造前需經850/12h均勻退火，然后機加工去除表面氧化皮和冒口，再在750-900鍛造成棒料。v熱擠壓2. Ni-Ti合金的熱加工與冷加工炣v棒材熱軋：起軋溫度820 20；軋制每道次

7、0.20.3mm冷 拔 Ni-Ti 合 金 絲 材 的 第 1 道 次 冷 拔 量 控 制 在1520%，其后的道次冷拔量為10%左右。 2次退火間總冷拔量為4045%。中間退火溫度為750 ,退火時間15min，潤滑劑用肥皂，拔絲速度小于6m/min。v拉拔2. Ni-Ti合金的熱加工與冷加工炣3. Ni-Ti合金的后處理v剪切/沖壓v鋸v光化學刻蝕v激光切割v噴水切割炣v銑v車v磨v電火化加工Ni-Ti合金支架的設計與加工牙齒矯正絲自膨脹型支架炣冠狀動脈支架植入1. 網格形支架的加工v制作流程絲材退火編織定型熱處理記憶穩定化處理成品炣網格結點設計：N （43K）2bb (43K)(43K2)1. 網格形支架的加工炣2. 管狀支架的加工炣2. 管狀支架的加工炣2. 管狀支架的加工炣3. 涂層支架的加工炣粉末冶金法預合金粉燒結法6.8 多孔生物金屬材料孔隙度和孔隙尺寸較小元素粉末混合燒結法炣自蔓延高溫合成法高孔隙度較大孔隙節能身時投資少產品純度高6.8 多孔生物金屬材料元素粉末混合燒結法炣6.8 多孔生物金屬材料自蔓延高溫合成法炣思考題nnnnnnn金屬材料作為生物材料應用需滿足哪些