[发明专利]一种用于骨科植入的高强度纳米晶医用β钛合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种医用器械领域的材质的制备方法，特别涉及一种骨科植入的高强度纳米晶医用β钛合金的制备方法。

背景技术

随着人类生活水平提高和科学技术的发展，社会对人体植入硬组织材料需求越来越高。钛合金具有优异的人体相容性，比强度高，耐腐蚀性好，逐渐替代医用不锈钢、钴基合金成硬组织替代材料，如髋、膝、肩、踝、肘、腕、指关节等人工关节，髓内钉、钢板、螺钉等骨创伤产品，牙种植体、托槽、牙矫形丝，脊柱矫形内固定系统，人工心脏瓣膜、介入性心血管支架。就综合性能而言，目前还没有比钛合金更好的医用植入金属材料。

目前广泛应用的医用钛合金有Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nb和Ni-Ti等钛合金。钛合金材料尚存在下列几方面问题：1、上述钛合金长期植入人体后，会因摩擦和腐蚀释放出中的Al离子、V离子和Ni离子，对人体细胞和神经具有毒性，诱发癌症和老年性痴呆。2、弹性模量过高，与人骨的弹性模量不匹配，Ti-6Al-4V和Ti-6Al-7Nb合金的弹性模量均为人骨弹性模量的2倍以上，由此产生的应力屏蔽易导致骨吸收和植入件松动；3、形状记忆性能差，在一定程度上大大限制了Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nb等合金作为生物医用材料应用。

对于以上问题，本领域的科研技术人员提出了各种解决办法。

中国专利CN101775632B中提到，通过微弧氧化和水热处理直接在医用钛镍合金上制备具有生物活性和和高的结合力的羟基磷灰石涂层，可以降低钛镍合金在人体长期服役过程中的毒性Ni离子释放。这种表面改性的方法不能完全杜绝毒性离子的释放，依然存在严重的安全隐患。

自从C.Baker发现的无毒TiNb(C.Baker,Metal Sci.5(9)(1971)92-100.)合金具有形状记忆效应以来，β钛合金得到了广泛研究。例如日本研究的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr和美国研究的Ti-15Mo、Ti-13Nb-13Zr和Ti-35Nb-5Ta-7Zr等合金。但是这些合金强度偏低，弹性模量偏高，超弹性回复应变偏小，不适于人体长期植入使用。

同时，国内也有相关人员对β型TiNb合金进行了研究。例如王立强（Liqiang Wang,Weijie Lu,Jining Qin,Fan Zhang,Di Zhang,Journal of Alloys and Compounds469(2009)512-518）研究发现减小β钛合金的晶粒尺寸有助于提高合金的强度、降低合金弹性模量、增强塑性以及增大超弹性回复应变。因此在不影响合金的生物相容性的条件下，合金晶粒尺寸细化到纳米级有可能实现高强度，低弹性模量，好的塑性和大超弹性回复应变统一。