摘要：在概述醫用金屬材料目前的研究現狀、效能和應用的基礎上，指出了醫用金屬材料應用中目前存在的主要問題，闡述了近些年生物醫用金屬材料的新進展，並對今後的發展進行展望分析。
關鍵詞：生物醫用金屬材料現狀研究進展
引言：生物醫用材料（biomedical material）是用於對生物體進行診斷、**、修復或替換其病損組織、器官或增進其功能的新型高技術材料，能夠植入生物體或與生物組織相糅合。它的研究及產業化對社會和經濟發展的重大作用正日益受到各國**、產業界和科技界的高度重視。
目前用於臨床的生物醫用材料主要包括生物醫用金屬材料、生物醫用有機材料（主要指有機高分子材料）、生物醫用無機非金屬材料（主要指生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料）以及生物醫用複合材料等。
而與其它幾種生物材料相比，生物醫用金屬材料具有高的強度、良好的韌性及抗彎曲疲勞強度、優異的加工效能等許多其它醫用材料不可替代的優良效能。但生物醫用金屬材料在應用中也面臨著一些問題，由於生理環境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴散以及植入材料自身性質的退變，前者可能導致毒***，後者可能導致植入失效，因此研究和開發效能更優、生物相容性更好的新型生物醫用金屬材料依然是材料工作者和醫務工作者共同關心的課題。
生物醫用金屬材料是指一類用作生物材料的金屬或合金，又稱外科用金屬材料。它是一類生物惰性材料。通常用於整形外科、牙科等領域，具有**、修復固定和置換人體硬組織系統的功能。
在生物醫學材料中，金屬材料應用最早，已有數百年的歷史。人類在古代就已經嘗試使用外界材料來替換修補缺損的人體組織。在西元前，人類就開始利用天然材料，如象牙，來修復骨組織；到了19世紀，由於金屬冶煉技術的發展，人們開始嘗試使用多種金屬材料，不遺餘力地發展生物醫用材料，以解救在臨床上由於創傷、腫瘤、感染所造成的骨組織缺損患者，如用銀汞合金（主要成份：
汞、銀、銅、錫、鋅）來補牙等；
目前臨床應用的醫用金屬材料主要有不鏽鋼、鈷基合金、鈦和鈦合金等幾大類。此外還有形狀記憶合金、***以及純金屬鉭、鈮、鋯等。
（2）物理和化學穩定性好，包括強度、彈性、尺寸穩定性、耐腐蝕性、耐磨性以及介面穩定性等。
（3）易於加工成型，材料易於製造，**適當
（4）對於植入心血管系統或與血液接觸的材料，除能滿足以上條件外，還須具有良好的血液相容性，即不凝血（抗凝血性好）、不破壞紅細胞（不溶血）、不破壞血小板、不改變血中蛋白（特別是脂蛋白）、不擾亂電解質平衡等。
純鈦具有無毒、質輕、強度高、生物相容性好等優點，且純鈦不會生鏽，而且耐高溫、低溫、耐腐蝕，可與骨組織直接連線形成物理性結合，經證明與骨組織也可以發生化學性結合，因此在骨科領域應用較廣。
基於以上優點，20世紀50年代，美國和英國就開始把純鈦用於生物體。到了20世紀60年代，鈦合金開始作為人體植入材料而廣泛應用於臨床。鈦合金就是為了進一步加強純鈦的強度而製成的。
生物相容性不如純鈦，但強度是不鏽鋼的3.5倍，為目前所有工業金屬材料中最高。從最初的ti—6al—4v到隨後的ti—5al—2.
5fe和ti—6al—7nb合金，以及近些年發展起來的新型鈦合金，鈦合金在人體植入材料方面獲得了較快的發展。
2023年北京有色金屬研究總院與天津市骨科醫療器械廠合作生產了300個鈦人工股骨和髖關節，並用於臨床。由於釩有毒，對人體具有潛在的有害影響，因此20世紀70～80年代世界各國開始用鈦合金研製無釩植入物。80年代中期2種新型（）型鈦合金ti—5al—2.
5fe和ti—6al—7nb在歐洲得到了發展，這類合金的力學效能與ti—6al—4v相近，具有較好的生物相容性和耐腐蝕性，並去掉了對人體有毒性的v元素。然而此類合金仍含有al元素（al元素能導致器官的損傷，引起骨軟化、貧血和神經紊亂等症狀），且其彈性模量為骨彈性模量的4—10倍。種植體與骨彈性模量之間的不匹配，使得載荷不能由種植體很好地傳遞到相鄰骨組織，出現「應力遮蔽」現象，從而導致種植體周圍出現骨吸收，最終引起種植體鬆動或斷裂，造成種植失敗。
而最新研製的新型（）鈦合金ti—15zr系和ti—15sn系合金則同時去掉了v和al。近年來開發出的一些新型鈦合金（主要是型合金），因都注重減少了對人體有一定危害的元素，有效地改善了鈦合金的生物相容性。
在臨床領域內純鈦及其合金在修補各類大的（顱、肋、胸、頜骨等）骨缺損、人工關節、種植體以及作為骨固定用板、釘、螺絲等材料中廣泛使用，並取得了令人矚目的成績。
用作生物醫用材料的不鏽鋼，具有良好的耐腐蝕性能和綜合力學效能，且加工工藝簡便，是生物醫用金屬材料中應用最廣、最多的一類材料。人們很早就使用鐵絲、鎳鋼、鍍金的鐵釘及釩鋼等金屬材料進行臨床**的嘗試。目前醫用不鏽鋼在醫學領域得到了廣泛應用，如aisi304、aisi316不鏽鋼等。
316l不鏽鋼是製作醫用人工關節比較廉價的常用金屬材料，主要用作關節柄和關節頭材料。
醫用不鏽鋼的生物相容性及相關問題，主要涉及到不鏽鋼植入生物體後由於腐蝕或磨損造成金屬離子溶出所引起的組織反應等，特別是不鏽鋼中鎳離子析出誘發的嚴重病變（通常用的奧氏體醫用不鏽鋼均含有10%左右的鎳）。如臨床表明，316l不鏽鋼植入人體後，在生理環境中，有時會產生縫隙腐蝕或摩擦腐蝕以及疲勞腐蝕破裂等問題，並且會因摩擦磨損等原因釋放出ni2+、cr3+、cr5+，從而引起假體鬆動，最終導致植入體失敗。
近些年低鎳和無鎳的醫用不鏽鋼正逐漸得到發展和應用。醫用不鏽鋼由於其優良的綜合性能，主要應用於骨骼系統的置換和修復方面，此外，在齒科、心臟外科，心血管植入支架等方面也得到應用。
鈷基合金通常指co—cr合金，有2種基本牌號：co—cr—mo合金和co—ni—cr—mo合金。鍛造加工的co—ni—cr—mo合金是一種新材料，用於製造關節替換加體連線件的主幹，如膝關節和髖關節替換假體等。
從耐腐蝕和力學效能綜合衡量，它是目前醫用金屬材料中最優良的材料之一，已列入iso國際標準。
醫用鈷基合金也是醫療中常用的醫用金屬材料，相對不鏽鋼而言，醫用鈷基合金更適合於製造體內承載條件苛刻的長期植入體。國外研製的鈷鉻鉬鑄造合金，其耐腐蝕性比不鏽鋼高40倍，但力學效能低於不鏽鋼，四川大學華西口腔醫院的研究人員發現，深冷處理可以有效提高鈷鉻鉬高熔鑄造合金的抗拉強度，也能有效增強口腔鑄造合金的彎曲彈性模量、抗彎強度、耐磨性和耐腐蝕性。但是由於鈷基合金**較貴，並且合金中的co、ni元素存在著嚴重致敏性等生物學問題，應用受到一定的限制。
近些年通過表面改性技術來改善鈷基合金的表面特性，有效提高了其臨床效果。
金屬材料在醫學上的應用已有很長的歷史，最先廣泛用於臨床**的金屬是金、銀、鉑等貴重金屬。它們具有良好的穩定性和加工效能。因其**較貴，廣泛應用受到限制，之後，銅、鉛、鎂、鐵和鋼等曾用於臨床試驗，但因耐腐蝕性、生物形容性較差、力學效能偏低而未應用。
***材料在牙科、針灸、體內植入及醫用生物感測器等方面有其廣泛的應用。
鉭具有很好的化學穩定性和抗生理腐蝕性，鉭的氧化物基本上不被吸收和不呈現毒性反應，可以和其他金屬結合使用而不破壞其表面的氧化膜。在臨床上，鉭也表現出良好的生物相容性。鈮、鋯及鉭與鈦都具有極相似的組織結構和化學效能，在生物學上也得到一定應用。
但總的來說，醫用***和鉭、鈮、鋯等金屬因其**較貴，廣泛應用受到限制。
形狀記憶合金是一種新型醫生物材料，國內醫用形狀記憶合金研究始於20世紀70年代，並很快得到了廣泛應用。臨床上已採用的形狀記憶合金主要有鎳鈦形狀記憶合金和銅基形狀記憶合金，前者應用廣泛。
醫用鎳鈦形狀記憶合金在相變區具有形狀記憶特性和超彈性，在低溫下（0℃左右，處於馬氏體狀態）比較柔軟，可以變形，將其加熱到人體溫度時（高溫相狀態）立刻恢復到原來形狀，產生持續柔和的恢復力。而此時材料較硬富有彈性，可起到矯形或支撐作用。其記憶恢復溫度為36±2℃，符合人體溫度，在臨床上表現出與不鏽鋼和鈦合金相當的生物相容性。
其優良的生物相容性、耐腐蝕、耐磨性、無毒等特徵，被稱為21世紀的新型功能材料。
但由於鎳鈦記憶合金中含有大量的鎳元素，如果表面處理不當，則其中的鎳離子可能向周圍組織擴散滲透。
醫用形狀記憶合金主要用於整形外科和口腔科，鎳鈦記憶合金應用最好的例子是自膨脹支架，特別是心血管支架。
生物醫用金屆材料具有良好的耐腐蝕性能和綜合力學效能．加工工藝簡便．是應用最廣泛的一類醫用材料。傳統使用的醫用金屬材料經過多年的臨床應用，仍然存在許多問題，除了醫用材料常見的宿主反應以外，主要還是由金屬腐蝕和磨損直接或間接造成的。醫用金屬材料中均含有較多的合金化元素．但它們在人體中所允許的濃度非常低。
這些合金化元素多呈強的負電性，能夠變化其電子價態並與生物體內的有機物或無機物質化臺形成複雜的化台物(有些含有強烈的毒性，與金屬材料植入人體以後，由於腐蝕、磨損等導致金屬離子溶出、金屬離於進八組織液裡會引發～些生物反應，如組織反應．血液反應和全身反應，表現為水腫、血栓栓塞、感染及腫瘤等現象。
另外在人體血液中．由於血小板、細胞和蛋白質帶有負電荷，而金屬析出離子一般帶有正電荷，因此血液中大量金屬離子的析出還易於造成血栓的形成。在鐵(fe)、鉻(cr)、鎳（ni)、鉬(mo)、鈷(co)等人體必需的微量元素中，鎳、鈷、鉻離子對人體都有致敏反應，鋼中的鉻元素當呈現六價態時．對人體也有較大的毒性和過敏傾向。鎳離子的富集對人體有很大毒性，有過敏反應．可能誘導有機體突變以及發生癌變。
有研究報道了植入物釋放出來的金屬離誘導炎症的過程，發現即使亞微摩爾濃度的鋅、鎳和鈷．也能誘導內皮細胞e選擇素的表達。研究金屬毒性的醫生早就知道鎳是一種能夠致癌的有毒化學元素，科學上早就存在的「鎳過敏和鎳致癌問題」，直到最近幾十年才受到各國重視，對日用和醫用金屬材料中的鎳含量限制越來越嚴格，標準檔案中所允許的最高鎳含量也越來越少。由2023年、2023年和2023年頒布的歐洲議會標準，就可以清楚地看出這種趨勢。
因此在發展新型醫用金屬材料時必須嚴格控制其中的金屬元隸，最好是少用或不用對人體產生毒性和過敏性較大的合金化元素。
有色金屬材料 非金屬材料
題4 12 4 20。二 匯入新課 有色金屬是指鋼鐵以處的其他金屬。有色金屬種類很多，又具有某些獨特的效能，是現代工業中不可缺少的金屬材料。有色金屬應用較廣的是鋁 銅及其合金和軸承合金等。非金屬材料是指金屬材料以外的所有固體材料。非金屬材料 廣泛，成形工藝簡單，又有某些特殊效能，應用日益廣泛，已成為...
《金屬與金屬材料》NO
c尾氣燃燒產生藍色火焰。注意事項 操作順序 與一氧化碳還原氧化銅的實驗順序相同，即先通一氧化碳再加熱，實驗完畢，停止加熱，繼續通一氧化碳至試管冷卻。尾氣的處理 因為一氧化碳有毒，不能隨意排放到空氣中，處理的基本原則是將一氧化碳燃燒轉化為無毒的二氧化碳或收集備用。練一練 1 若先給氧化鐵加熱，在通一氧...
工程材料金屬材料
一 填空題 每空1分，共30分 1 金屬材料的效能包括 和 2 45鋼按鐵碳合金分類屬於鋼，按用途分類屬於鋼，按質量分類屬於鋼 3 細化晶粒的方法有 4 在以上進行的變行加工稱為熱加工 5 結晶過程包括 和 兩個基本過程組成 7 熱處理按目的 加熱條件和特點分為三類 8 根據碳在鑄鐵中的存在形式，鑄...