生物医用钛合金资料是专指用于生物医学工程的一类职能结构资料，具体指是用于外科植入物和矫形器械产品的出产和制作[1]。
钛棒、钛锻件等钛合金加工材的出产制备涉及冶金，压力加工，复合伙料和化工等领域，是世界上公认的高技术产品。医用钛棒、钛锻件钛丝等钛及钛合金起头由航天、航空、国防军工领域逐步进入到民用消费领域[2]。诸如医疗卫生行业中的植入物，医疗器械；；体育休闲业的钛高尔夫球杆以及钛眼镜架、钛腕表、钛自行车等产品，对钛加工材的需要量在不休增大。随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用金属资料及其制品产业将发展成为世界经济的一个支柱产业[3]。
其中，钛及其合金凭借着质轻，弹性模量低，无毒无磁，抗侵蚀，强度高、韧性好等良好的综合机能，于近年来的需要量也出现了急剧稳步的增长[4]。同时，随着钛合金起头进
入整形外科等领域，新的潜在市场需要出现，将来钛合金市场将会出现更急剧的增长。
1、医用钛合金的钻研进展
1.1 医用钛合金的分类
钛合金按资料显微组织类型可分为：：α 型，α+β 型和β 型钛合金3 类；；其典型机能如表1 所示。
1.2 医用钛合金的发展趋向
经文件调研[8-14] 发现，国内外的有关钻研学者一致以为医用钛合金的发展经历了三个标志性的阶段，第一阶段是以纯钛和Ti-6Al-4V 合金为代表的；；第二阶段是以Ti-5A1-2.5Fe、Ti-6A1-7Nb 为代表的新型α+β 型合金；；第三阶段是重要开发与研制拥有更好生物相容性和更低弹性模量β- 钛合金的阶段。
梦想的生物医用钛合金资料[15] 必须满足有以下前提：：优良的生物相容性、弹性模量低、密度低、防腐机能好、无毒、屈服强度高、委顿寿命长、室温下有较大的塑性、易成
形、易铸造等。
而目前一向宽泛利用于植入物资料的重要合金为Ti-6A1-4V 和Ti-6A1-4VELI。
有文件报道[16-19]V 元素可引起恶性组织反映，可能对人体产生毒副作用，Al 则会引起骨质疏松和心灵错乱等病症；；为相识决此问题，当前生物资料学家便致力于索求与钻研不含V、Al 的新型生物医用钛合金资料，在此之前很有必要搞明显什么样的合金元素是适合增长的既无毒又切合生物相容性道理的。
有钻研[20-23] 发现含钼，铌，钽，锆等无毒元素的β 钛合金含有较高含量的β 不变元素，与α+β 型钛合金相比，拥有较低的弹性模量（E=55~80GPa）以及更好的剪切机能
和韧性，更适于作为植入物植入人体。
2、钛合金的利用
2.1 钛合金的医用基础
使用钛及钛合金作为人体植入物的优势重要有：：
（1）密度(20℃ )=4.5g/cm3，质轻。植入人体内：：减轻人体负荷量，作为医疗器械：：减轻医务人员操作负荷。
（2）弹性模量低，纯钛为108 500 MPa，植入人体内：：与人体天然骨更靠近，利于接骨，削减骨头对植入物的应力屏蔽效应。
（3）无磁性，不受电磁场和雷雨气象影响，利于使用后的人体安全。
（4）无毒性，作为植入物对人体无毒副作用。
（5）抗侵蚀性（生物惰性金属资料），在人体血液的浸泡环境中有优异的耐侵蚀机能，保障与人体血液及细胞组织的相容性好，作为植入物不产生人体传染，不会产生过敏反映，这是钛及钛合金利用的基础前提。
（6）强度高、韧性好，因外伤、肿瘤等成分导致骨、关节侵害，为成立不变的骨支架，必须借助弧型板、螺丝钉、人造骨及关节等，这些植入物要持久留置于人体内，会受到人
体的弯曲、旋转、挤压、肌肉收缩力等作用，要求植入物拥有高的强度和韧性。
2.2 钛合金的医用领域及骨科领域市场情况
随着植入物用钛棒、钛锻件、钛丝等钛合金的开发研制、钛材种类的增多及价值的降低，钛在民用工业中的利用成倍增长。CFDA 将医疗器械依照其安全性由高至低分为三个等级，并别离由三级当局进行监督治理，钛及钛合金资料的植入物属于第三类医疗器械，并为高值耗材类。细分市场占比超过5% 的子行业蕴含体外诊断，心脏，影像诊断，骨科，眼科，整形六大细分领域。
其中体外诊断、骨科和心脏染指是国内增速最快的高值耗材。生物医用钛及其合金资料的利用经历了3 个标志性阶段[27] ：：
利用初期50 年代初，首先在英国和美国，贸易纯钛被用来制作接骨板、螺钉、髓内钉和髋关节。瑞士Mathys 公司也选取Ti-6A1-7Nb 合金制作非扩髓带锁髓内钉系统( 蕴含胫骨、肱骨、股骨) 及用于医治股骨颈骨骨折的中空螺钉等。
多孔Ni—Ti(PNT) 合金生物活性资料制作颈、腰椎间融合器(Cage) 加拿大BIORTHEX 公司研制出选取多孔Ni—Ti 合金专利资料ACTIPORE 伽制作颈、腰椎间融合器用于骨科脊柱危险的医治。
新型β 钛合金可两全骨科，齿科和血管染指等多种用处的先进资料骨科医疗器械行业占比全球医疗器械市场份额的9%，且仍处于急剧增长中。骨科医疗器械市场的重要划分为四个领域创伤、关节、脊柱和其他。其中创伤类是目前唯一没有被外企占据重要市场份额的细分领域，重要原因是该领域产品技术含量较低，易仿制，手术难度较小，众多二三级医
院都可进行，外企无法全面覆盖。创伤类产品能够分为内固定和外固定器械，内固定创伤类产品蕴含髓内钉、接骨板和螺钉等，2012 年国内骨科市场中创伤占比34%，关节28%，脊柱20%，其他18%。大关节属于高端医疗器械，技术壁垒较高，目前主流医院对骨科资料的选用上都是以进口为主，在技术、设计、研发、资料、理论处置工艺等方面，国产与进口产品还存在差距。
人为关节重要分为人为膝、髋、肘、肩、指、趾关节等，其中最重要的关节置换蕴含髋关节和膝关节，计算超过全球关节置换市场的95%。脊柱植入器械蕴含胸腰椎钉板系统，
颈椎钉板系统和融合器系统等，其中椎间融合器系统重要用于椎间盘更换的医治，也是最重要的细分领域，约占整个脊柱植入市场的一半。
3、结语
钛合金的优越机能成就了其在医用领域确当先职位。钛合金的资料设计与制备技术随着生物技术的突破和医疗利用的大量需要得到了急剧发展。
目前出产的医用钛合金重要为α+β 型钛合金。从制备工艺来看，TC4(TC4ELI) 的出产目前占据重要市场份额。β型钛合金由于在生物相容性和力学相容性方面拥有肯定的优势，因而已经成为新型医用钛合金的钻研热点，是在医用植入物领域最具潜力的技术。
今后钛合金的出产技术应向着低模量，高强度，拥有优良生物相容性和力学相容性的方向发展。从发展趋向来看，β 型钛合金将成为将来发展的方向和医用钛合金市场的主流。
参考文件：：
[1] 吴义舟，郭爱红. 生物医用钛合金发展和钻研近况[J]. 资料开发与利用，2010，25(2) ：：81-84.
[2] 2010-2013 年钛合金行业发展远景分析及投资风险预测汇报[R].2009.
[3] 刘福，吴树建，王立强. 新型医用钛合金的特点及发展示状[J]. 资料热处置技术，2008，37(6) ：：100-103.
[4] Mitsuo Niinomi.Mechanical biocompatibilities of titaniumalloys for biomedical applications[J].Journal of the MechanicalBehavior of Biomedical Materials，1(2008) ：：30–42.
[5] 詹文革. 生物医用钛及钛合金的研制、出产和利用[J]. 钛工业进展，2007，24（1）：：4-8.
有关链接
