生物医用Ti-Mo合金粉末冶金制备技术研究开题报告-北京科技大学硕士.doc

北 京 科 技 大 学 硕士学位研究生 选题报告及文献综述 论文题目： 生物医用Ti-Mo合金粉末冶金制备技术研究 导 师： XXX 教授 副 导 师： 单 位： 材料科学与工程学院 学 号： S20100XXX 作 者： XXXX 专业名称： 材料学 入学时间： 2010.9 2010.7.15目 录 1 文献综述 1 1.1 生物医用材料概述 1 1.2 生物医用钛合金的发展和研究现状 4 1.2.1 钛合金的性能特点与应用 4 1.2.2 医用钛合金的发展历程 7 1.2.3 钛合金制备工艺比较 11 1.2.4 医用钛合金的发展动向 14 1.3 粉末冶金生物医用钛合金的研究进展 16 1.3.1 粉末冶金工艺概述 16 1.3.2 钛合金的粉末冶金研究现状 20 2 选题意义和课题内容 23 2.1 选题意义 23 2.2 课题研究内容 24 3 研究方案和时间安排 25 3.1 研究方案 25 3.2 时间安排 26 4 经费预算 27 参考文献 28 1 文献综述 1.1 生物医用材料概述 随着生物技术的莲勃发展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。当代生物材料已处于实现重大突破的边缘，不远的将来，科学家有可能借助于生物材料设计和制造整个人体器官，生物医用材料和制品产业将发展成为本世纪世界经济的一个支柱产业。 所谓生物医用材料（biomedical material）[1]，就是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能而对人体组织不会产生不良影响的材料。它是研究人工器官和医疗器械的基础，己成为材料学科的重要分支。 生物医用材料及其制品种类繁多，是由于不同学科的科学家从各自的研究侧面，形成种类繁杂的现象，有多种分类方法。通常情况下，可根据材料属性、功能、来源、使用部位、使用要求分类。 按材料的组成和性质分为医用金属材料、高分子材料、无机材料和复合材料。其中生物医用材料包括不锈钢、钴基合金、钛和钛合金以及贵金属[2]。我们所研究的为钛合金，因此重点介绍医用金属材料。 生物医用金属材料是人类最早利用的生物医用材料之一。它具有高强度、耐疲劳和易加工等优良性能，由包制成的医疗器件植入人体内，具有治疗、修复、替代人体组织或器官的功能，是生物医用材料的重要组成部分，在医学上占有重要地位。目前，在需承受较高荷载的骨、牙部位仍将其视为首选的植入材料。 生物医用金属材料具有坚固耐用，价格低廉，易加工制造，表面光洁度高等优点，并以其优良的力学性能、易加工和可靠性在临床医学中获得了广泛应用，其重要性与医用生物高分子材料并驾齐驱，在整个生物医用材料应用中各占45%左右。 作为医用生物金属材料，必须满足四个基本条件：第一是无毒性;第二是耐生理腐蚀性;第三是机械性能;第四是与生物兼容性。 （1）金属材料的毒性。 医用生物金属材料植入人体后，一般希望能在体内永久或半永久地发挥生理功能，所谓半永久对于金属人工关节来说至少在15年以上。在这样一个相当长的时间内，金属表面或多或少会有离子或原子困腐蚀或磨损进入周围生物组织，因此，材料是否对生物组织有毒就成为选择材料的必要条件。金属的毒性主要作用于细胞，可抑制酶的活动，阻止酶通过细胞膜的扩散和破坏溶酶体。一般可通过组织或细胞培养、急性和慢性毒性试验、溶血试验等来检测。 （2）生物医用金属材料的耐生理腐蚀性。 人体体液约含1% 氧化制及少量其它盐类和有机化合物，局部酸碱性经常略有变化，温度保持在37℃ 左右，这种环境对金属材料会产生腐蚀，其腐蚀产物可能是离子、氧化物、氯化物等，它们与邻近的组织接触，甚至渗入正常组织或整个生物系统中，对正常组织产生影响和刺激，引起包括组织非正常生长、畸变、过敏或炎症、感染等不良生物反应，甚至诱发癌变。腐蚀作用同时会使材料的力学性能产生衰减，这两种过程通常单独或协同造成材料的失效。 （3） 生物医用金属材料的机械性能。 医用金属材料常作为受力器件在人体内“服役”，如人工关节、人工椎体、骨折内固定铜板、螺钉、骨钉、骨针、牙种植体等。某些受力状态是相当恶劣的，如人工髓关节，每年要经受约3.6×106次(以每日1万步计)可能数倍于人体体重的载荷冲击和磨损。若要使人工髓关节的使用寿命保持在15年以上，则材料必须具有优良的机械性能和耐磨损性。 （4）生物医用金属材料与生物兼容性。 由于金属材料在组成上与人体组织成分相距甚远，因此，金属材料很难与生物组织产生亲合，一般不具有生物洁性，它们通常以其相对稳定的化学性能，获得一