醫用多孔鈦合金粉末冶金制備技術的改進

鈦合金彈性模量比較接近于實際骨骼，生物相容性好，又具有比強度高及耐腐蝕性好等特點，成為人體硬組織修復與替代的理想材料。但是，致密鈦合金的彈性模量仍遠高于人體骨骼，植入人體后，金屬和骨骼在應力的作用下將會發生不同程度的應變，應變的不同步使得力不能完全從植入關節傳遞到其鄰近的自然骨組織，妨礙骨骼的修復和自愈，引起骨質疏松。與致密材料相比，鈦合金多孔化處理可以大幅降低其模量，使之與周圍骨組織更好地匹配。多孔結構對成骨細胞的粘附、分化和生長十分有利，骨組織可以長入孔隙中，從而使植入體與骨的結合強度提高，實現生物固定。此外，開放的通孔結構有利于體液的傳輸，促進組織再生與重建，從而加快痊愈過程。因此，多孔鈦合金目前被認為是最有應用前景的生物醫用植入材料。

目前多孔鈦的制備比較廣泛采用粉末冶金法，其具有工藝簡單、成本低、能控制孔隙率及孔徑等優點。但是，常規燒結法制備的多孔鈦合金，孔隙結構呈非球形，裂紋易在孔隙尖部產生，并且孔隙率低，封閉孔較多及連通性較差。因此，需要對常規工藝進行改進。

一，松裝粉末燒結法

這種方法是將鈦粉或鈦珠松散或經過人工振實后裝置在模具內進行無壓燒結，在燒結過程中粉末或顆粒通過表面張力相互粘結，從而形成多孔燒結體。該法所得產品的孔隙率為40%~60%。據報道，用這種方法，可以制備出表面孔洞分布與人體骨骼表面相近的多孔鈦合金。另據報道，用此法制備出孔徑分布為300~500μm的多孔Ti-15Mo-5Zr-3A1合金，其彈性模量與人體密質骨相匹配，且屈服強度較高。

二，有機海綿浸漿燒結法

這種方法是將海綿狀有機材料切割成所需形狀，然后浸泡在含有鈦合金粉末的料漿中或將鈦合金粉末調成懸膠體注入開口多孔結構的泡沫塑料中，干燥浸漿海綿使溶劑揮發，在某一溫度下加熱使有機海綿體分解或熱解，進一步加熱至更高的溫度燒結金屬體，冷卻后即得到高孔率的具有連通孔隙結構的多孔鈦合金。據報道，以NiTi預合金粉末為原料，聚乙烯醇為粘結劑，以聚氨酯泡沫為模板，經反復浸漬干燥后置于真空燒結爐中燒結，可獲得孔隙率為71.83%~63.14%、開孔隙率為71.6%~62.8%的三維網狀的骨架結構的多孔鈦合金。

三，纖維燒結法