钽涂层对生物医用钛合金抗腐蚀性能影响的实验研究

分类号密级
国际十进分类号（UDC）
第四军医大学
学位论文
钽涂层对生物医用钛合金抗腐蚀性能
影响的实验研究
（题名和副题名）
尹大宇
（作者姓名）
指导教师姓名朱庆生教授（主任医师）
指导教师单位第四军医大学西京医院骨科
申请学位级别硕士专业名称外科学（骨外）论文提交日期2011.04 答辩日期2011.05
论文起止时间2009年11月至2011年04月
学位授予单位第四军医大学
独创性声明
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论文作者签名：日期：
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论文作者签名：导师签名：日期：
钽涂层对生物医用钛合金抗腐蚀性能
影响的实验研究
研究生：尹大宇
学科专业：外科学（骨外）
所在单位：第四军医大学西京医院骨科
导师：朱庆生教授（主任医师）
辅导教师：朱锦宇副教授（副主任医师）
资助基金项目：陕西省科技计划项目（2010K13-02-04）
关键词：钽涂层；Ti-6Al-4V合金；NiTi形状记忆合金；电化学腐蚀
中国人民解放军第四军医大学
二O一一年四月
目录
缩略语表 (1)
中文摘要 (2)
英语摘要 (5)
前言 (9)
文献回顾 (10)
正文 (24)
实验一钽涂层对Ti-6Al-4V合金抗腐蚀 (24)
性能的影响 (24)
1 材料和方法 (24)
2 结果 (27)
3 讨论 (30)
4 结论 (33)
实验二生物医用镍钛合金表面钽涂层腐蚀行为研究 (34)
1 材料和方法 (34)
2 结果 (37)
3 讨论 (41)
4 结论 (45)
小结 (46)
参考文献 (47)
附录 (54)
个人简历和研究成果 (56)
致谢 (57)
缩略语表
缩略词英文全称中文全称
Ta Tantalum 钽
SMA Shape memory alloy 形状记忆合金SBF Simulated body fluid 模拟体液
SCE Saturated Calomel Electrode 饱和甘汞电极Ecorr Free Corrosion Potential 自腐蚀电位Icorr Current Intensity of Corrosion 腐蚀电流密度
Resistance 极化电阻
Rp Polarization
potential 破钝化电位
Etp Transpassive
HF Haftfestigkeit(德语) 结合强度
SEM Scanning Electron Microscope 扫描电子显微镜EDS Energy Dispersive Spectrometer 能谱分析仪
Aided
Design 计算机辅助设计CAD Computer
Aided
Manufacturing 计算机辅助制造CAM Computer
Diffraction X-射线衍射仪XRD X-ray
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钽涂层对生物医用钛合金抗腐蚀性能
影响的实验研究
硕士研究生：尹大宇
导师：朱庆生教授
第四军医大学西京医院骨科，西安 710032
中文摘要
20世纪70年代以来，随着生物医学材料学的发展及冶金铸造技术的提高，医用钛合金以其优良的生物相容性、密度小和弹性模量低等特点作为人体植入材料而被应用于关节外科、矫形外科及创伤外科等骨科学领域，其中以Ti-6Al-4V合金（TC4）和NiTi形状记忆合金(NiTi SAM)最为常见，以其为基材制成的人工关节假体、骨折内固定器及矫形器械在临床上被大量使用，成为最具代表性的生物医用金属材料。

然而，长期的临床应用发现这二种合金材料的抗腐蚀性能并未达到理想水平，植入人体后，在体液中会发生腐蚀反应，不仅降低了其力学和机械性能，产生植入体断裂、松动等问题以致植入失效，而且溶入体液的Al、V、Ni等离子对周围组织会产生一定的毒副作用。

因此，医用钛合金的抗腐蚀性能研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。

近年来，金属钽以其优良的抗腐蚀性能、稳定的生物学特性和独特的结构性质引起生物医学界的广泛关注，钽制人工骨小梁、颅骨修复体、心脏起搏器等已经在临床应用中获得成功，如果将钽作为涂层材料喷涂于钛合金表面制成生物医用复合材料，
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从而弥补钛合金抗腐蚀、耐磨损能力差的缺点，就会大大提高钛合金植入体的长期生物稳定性。

本文通过等离子喷涂技术在Ti-6Al-4V合金和NiTi 形状记忆合金试件表面形成钽涂层，对涂层前后的合金试件采用模拟生理环境中的电化学腐蚀测试方法，对比分析抗腐蚀性能的变化情况，为钽涂层钛合金医用复合材料进入临床应用提供实验依据。

研究内容与方法
1. 运用等离子喷涂的方法在Ti-6Al-4V合金表面形成钽涂层，通过硬度计测量涂层材料与合金基体之间的结合强度，然后采用电化学腐蚀测试法在37℃模拟体液环境中测量Ti-6Al-4V合金表面喷涂钽涂层前后的自腐蚀电位（Ecorr）和塔菲尔曲线。

初步验证金属钽是否具有提高医用钛合金抗腐蚀性能的作用及成为医用金属涂层材料的可行性。

2. 通过等离子喷涂技术在NiTi形状记忆合金表面形成钽涂层，采用扫描电子显微镜和EDS能谱分析仪检测涂层表面微形貌及元素组成，用X-射线衍射仪对涂层的晶相结构进行检测；分别在中性和酸性模拟体液环境中通过动电位极化法测量NiTi形状记忆合金表面喷涂钽涂层前后的阳极极化曲线及钽涂层与NiTi合金基底之间的电偶电流密度值。

通过上述实验深入研究钽涂层的理化性质及在复杂生理环境中的抗腐蚀性能，为金属钽成为新一代医用金属涂层材料奠定实验基础。

研究结果
1. 通过等离子喷涂技术可以在Ti-6Al-4V合金试样表面涂覆一层厚度为500μm，均匀致密的钽涂层，经硬度计测量可知涂层与合金基体之间的结合强度达到HF1。

涂层后Ta/Ti-6Al-4V复合体在中性模拟体液中的自腐蚀电位为+16mV，比Ti-6Al-4V合金的自腐蚀电位（-108mV）高124mV。

塔菲尔曲线显示涂层后Ta/Ti-6Al-4V复合体的钝化区间较Ti-6Al-4V合金
变长，维钝电流降低，破钝电位增大。

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2. NiTi形状记忆合金试样表面钽涂层厚度为400μm，扫描电子显微镜观察显示涂层与基体结合紧密，表面光洁呈微晶状，经EDS能谱仪测量可知涂层主要组成元素为Ta及来自基底材料的Ti和Ni，还有少量材料氧化生成的O元素；XRD分析可知合金表面的相组成主要为呈立方晶的单体α-Ta、B2结构NiTi以及Ta涂层氧化生成的Ta2O和Ta2O5。

阳极极化曲线显示在中性及酸性模拟体液环境中NiTi SMA经Ta涂层处理后均表现为自腐蚀电位升高，维钝电流密度降低，而极化电阻及破钝化电位增大，实验参数经统计分析显示：NiTi SMA经Ta涂层处理前后的Ecorr、Ip、Rp、Etp 值差别显著（P<0.01）。

Ta涂层与NiTi SMA基底之间的电偶电流-时间曲线显示电偶电流密度值微小，稳定于μA（10-6A/cm2）级。

结论
1. 通过等离子喷涂的方法可以在Ti-6Al-4V合金表面涂覆一层厚度为500μm，与基底结合紧密的钽涂层。

经电化学测量法测试，钽涂层表面改性处理能有效提高Ti-6Al-4V合金的抗腐蚀性能，为解决生物医用钛合金植入体无菌性松动的问题提供了实验依据。

2. 采用等离子喷涂工艺在镍钛形状记忆合金表面涂覆一层厚度约为400μm，均匀致密的钽涂层。

通过在不同PH值模拟体液环境中的动电位极化法测试，这种表面改性处理能有效提高镍钛形状记忆合金的抗电化学腐蚀性能，而且涂层与基底这二种金属之间不会有电偶腐蚀现象发生，为镍钛形状记忆合金植入体的优化提供了发展方向。

关键词：钽涂层；Ti-6Al-4V合金；NiTi形状记忆合金；电化学腐蚀
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The experimental study of the influence ofTa coating on the corrosion resistance of biomedical titanium alloy
Candidate for master: Yin Dayu
Supervisor: Zhu Qingsheng(professor) Department of orthopaedics,XiJing hospital, Fourth Military Medical University,
Xi’an 710032, China
Abstract
Since the 1970s, with the development of biomedical materials science and metallurgical casting technology, medical titanium alloy has been widely used in joint surgery, orthopedic surgery and trauma surgery as human implantation because of its advantages, such as excellent biocompatibility, low density and low elastic modulus. Ti-6Al-4V alloy (TC4) and NiTi shape memory alloy (NiTi SAM) are the most common titanium alloy and the most representative biomedical metallic materials, from which joint implants, fracture fixation devices and orthopedic devices are made and used widely in clinical. However, it is found that these two alloys’ corrosion resistance do not reach the ideal level in the long-term clinical application. After being implantated into the human body, they might be broken and flexible and their mechanical properties might decrease because of body fluids. More over, the Al, V, Ni and other ions disolving in the surrounding tissue will produce certain toxical effects. Therefore, the research of corrosion resistance of medical titanium alloys has great practical significance for the safe using in the human body.In recent years,
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the metal tantalum caused widespread concern in the biomedical field for its excellent corrosion resistance, stability, biological characteristics and unique structural properties. Trabecular bone, cranial prosthesis, cardiac pacemakers made from tantalum have been successful in clinical applications. If the biomedical composite material is made of tantalum coating and titanium alloy, it will get much more stability in human body because it makes up the shortcomings of poor corrosion and abrasion resistance. In this paper, the new Ta coating was applied on the surface of Ti-6Al-4V alloy and NiTi shape memory alloy specimen by plasma spraying technology. The corrosion resistance strength of the specimen before and after coating Ta by the electrochemical methods in simulated physiological environment was comppared, which will provid experimental basis for the medical composite tantalum titanium alloy used in clinical practice.
Contents and Methods
1. After coating Ta on the surface of the Ti-6Al-4V alloy specimen by plasma spraying method, the bond strength between Ta coating and the Ti-6Al-4V alloy was measurd by Hardness Tester. The free corrosion potential and Tafel curve of Ti-6Al-4V alloy before and after coating Ta were detected by using electrochemical method in 37℃simulated body fluid environment to study whether tantalum alloy can improve corrosion resistance of medical titanium alloy or not, and test the feasibility of Ta as medical metal coating material.
2. After coating Ta on the surface of the NiTi shape memory alloy specimen using plasma technology, coating surface micro-morphology and elements were test using scanning electron microscopy and EDS spectrum analyzer,and the crystal structure of the coating was observed with X-ray
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diffraction instruments.The potentiodynamic polar curve of the specimen before and after coating Ta and the galvanic current density values between Ta and NiTi SMA was measured by electrochemical method in neutral and acidic simulated body fluid environment respectively.The physical and chemical properties of Ta coating and corrosion resistance in a complex physical environment was studied deeply to settle basis in experiments for the metal tantalum metal as a new generation of material in medical applications.
Results
1. By plasma spraying the Ti-6Al-4V alloy specimen was coated with a thickness of 500μm, dense and uniform layers of Ta on the surface. The hardness of bonding strength between the Ta coating and the Ti-6Al-4V alloy substrate reached HF1 by measuring through Hardness Tester. From the Tafel polarization curves, the specimen after coating Ta showed that both anode polarization curve and cathode polarization curve were flat, natural corrosion potential moved to the positive direction, while passive rangion got longer and passive current reduced.
2. The thickness of Ta coating on the NiTi shape memory alloy sample surface was 400μm. Scanning electron microscopy(SEM) showed that the layer is dense and adherent to the surface and it contains fine crystallites. The electrodeposit was analysed as tantalum, titanium and nickel as revealed from the corresponding EDS profile,oxygen was also detected on the surface due to the oxidation of the deposited Ta film on exposure to air and water. The Phase components of the coating included α-Ta with body-centered cubic structure，（B2）NiTi and Ta2O，Ta2O5 generated by oxidation under X-ray diffraction’s analysis.The anodic polarization curves indicated that, after coating Ta the NiTi
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SMA specimen showed reduced passive current intensity, increased polarization resistance, and increased natural corrosion potential and breakdown potential. The galvanic current-time curve indicated that the galvanic current density of Ta-NiTi SMA was minimal, and keep in μA (10-6A/cm2) level.
Conclusions
1.The surface modification of coating Ta on Ti-6Al-4V alloy can improve corrosion resistance of the base mental, solve the problem of aseptic loosening and provide optimal direction of Ti-6Al-4V alloy prosthesis.
2.The surface modification of coating Ta on NiTi SMA can improve corrosion resistance of the base metal. There was no galvanic corrosion between Ta coating and NiTi SMA substrate.Providing a development direction for the optimization of nickel-titanium shape memory alloy implant.
Key words：Ta coating；Ti-6Al-4V；NiTi SMA；Electrochemical corrosion
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前言
钛合金以其优良的性能和相对低廉的价格，在航空、航天、化工及生物医疗等众多领域已经得到广泛的应用，被誉为“二十一世纪神奇的金属”。

其中Ti-6Al-4V合金和NiTi形状记忆合金因为具有生物相容性好、密度小和弹性模量低等特点而被作为人体植入材料大量应用于矫形外科、关节外科及口腔种植等生物医学领域，成为具有代表性的生物医用金属材料。

然而，金属植入体长期存在的人体内环境充满水及电解质，非常有利于各种腐蚀的发生，临床应用证实Ti-6Al-4V合金和NiTi形状记忆合金的抗腐蚀性能并不理想，腐蚀的发生不仅会降低金属材料的力学和机械性能，而且溶入体液的Al、V、Ni等离子对周围组织会产生一定的毒副作用。

因此，作为广泛应用于人体的生物材料，在生理环境或近似生理环境下研究钛合金的抗腐蚀性能具有重要的现实意义。

近年来表面涂层技术发展迅速，其通过在金属表面形成保护性覆盖层而达到防止金属腐蚀、提高生物相容性的目的。

金属钽以其优良的抗腐蚀性能和特有的结构性质引起生物医学界越来越广泛的关注，如果将钽喷涂于钛合金表面制成生物医用复合材料，从而弥补钛合金抗腐蚀、耐磨损能力差的缺点，那么就会大大提高钛合金植入体的生物相容性。

本文通过等离子喷涂技术在Ti-6Al-4V合金和NiTi形状记忆合金基体表面形成钽涂层，对涂层前后的合金材料进行表面微形貌、结合强度、元素组成、晶相结构等理化性质分析，采用模拟体液环境中的电化学测试方法，对比分析钛合金试件抗腐蚀性能的变化，为有效增强钛合金植入体的生物相容性提供实验依据。

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文献回顾
第一部分生物医学材料的概述
在生命科学不断发展的今天，人类越来越重视生物医学材料的研究与应用。

生物医学材料是指用于医疗的能植入生命体或与生物组织结合的一类特殊的功能材料，可以起到诊断、治疗、修复或替换人体组织器官或增进其功能的作用而不致产生不良的组织和血液反应[1-3]，它是研究人工器官及医疗器械的医学基础，国际上将这类与人类生命和健康密切相关的新兴材料称为生物医学材料或生物材料。

1 生物医学材料的发展
生物医学材料的发展是一个从简单到复杂，从与机体不相适应到与机体协调，从与单一学科关联到多学科交叉的过程。

生物医学材料的发展主要是由当时社会的科学技术水平决定的。

初期的生物材料非常简单，直接取自于自然，与机体极不适应，副作用很大。

后来随着人类社会生产力的发展和科学技术的进步，生物材料不断演变进化，结构越来越复杂，副作用越来越小，与机体的协调性逐步改善。

史料记载公元前3500年古埃及人就已经用棉花纤维、马鬃作为缝合线来缝合伤口；考古发现公元前2500年的中国墓葬里发现有假牙、假鼻和假耳；17世纪后期随着医学的发展及冶金技术的进步开始采用金属材料固定骨折；18世纪中期出现用硫化天然橡胶制成的人工牙托和颚骨等[4,5]。

20世纪以来生物材料的发展突飞猛进，根据发展历史及材料本身的特性，将现代生物材料主要分为三代。

第一代生物医用材料是生物相容和生物惰性材料；第二代生物医用材料是生物活性或可生物降解吸收材料；第
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三代生物医用材料是同时具有生物活性和生物降解性的生物医用材料。

表1列出生物材料的应用实例。

表1 生物医学材料应用实例
材料名称应用实例
骨外科假体人工髋关节、膝关节、人工骨、骨折固定器整形外科假体丰乳或重建、上颌面重建、耳重建
口腔科植入物义齿、防龋涂层
心血管植入物心脏瓣膜、支架、起搏器、血管移植物眼科植入物隐形眼镜、人工晶体
体外循环装置血液透析器、氧合器、血浆分离器
导管脑脊液导管、尿液导管
诊断制品免疫微囊
神经科植入物蜗状植入物、脑积水分路
药物释放控制装置片剂或胶囊涂层、微囊、经皮体系植入物普通外科缝线、粘合剂、外科植入制品、血液代用品2 生物医学材料的性能要求
生物医学材料长期、有效的在生物体内或体表完成某种生物功能时应该具备以下基本性能[6]：①生物相容性：狭义的生物相容性定义就是生物安全性，即植入材料与人体组织适应性好，与机体之间无免疫排斥反应，植入材料不引起溶血、凝血现象，组织不发生炎症、排拒、致癌等，主要包括血液相容性和组织相容性。

现代生物相容性概念还包括生物功能性，是指生物材料在应用时，可以诱导宿主产生恰当的应答反应，强调了生物材料的活性作用，能够真正实现和组织器官的生物结合。

②生物力学性能：即具有与组织相适应的物理机械性能，包括适当的强度、硬度、韧性、塑性等以满足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳等医用要求。

近年来，研发低弹性模量的医用金属材料是生物材料力学研究方面的热点，降低硬组织植入
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材料的弹性模量可以避免或减少其在骨组织内产生的应力遮挡，有效解决由此造成的宿主骨组织疏松、萎缩的问题。

③耐生物老化性能：即具有良好的体内化学稳定性，在发挥其医疗功能的同时要耐侵蚀，不溶出毒性离子、不产生有害降解物，能够长期使用。

④成型加工性能：即材料容易加工制造，价格适中，可以满足批量生产使用的要求。

任何一种生物医学材料，只有同时具有上述四个方面的性能，才能在临床应用中获得理想的效果。

因此，生物医学材料的发展实际上包括了生物力学、生物化学及材料生物学等方面的研究，其最终目的就是使生物医用材料与生物体之间达到良好的相容，从而充分的发挥治疗功能。

3 生物医学材料的分类
生物医学材料（biomedical materials）种类繁多，根据不同的侧重点可按多种方法进行分类（见表2）。

表2 生物医学材料的分类
分类依据分类举例
材料的组成和性质医用金属材料钛合金，316L医用不锈钢
医用高分子材料聚四氟乙烯，硅橡胶
医用无机非金属材料羟基磷灰石，生物陶瓷
医用复合材料HA-胶原复合涂层
生物衍生材料表面肝素化材料
临床用途硬组织修复体换材料关节假体，人工骨，齿
软组织修复体换材料人工瓣膜、血管，人造皮肤
管腔内支架类材料血管内支架，各种管腔支架
生物材料性能生物惰性材料医用金属材料，Al2O3陶瓷
生物活性材料羟基磷灰石，生物活性玻璃
生无可降解材料磷酸三钙陶瓷，可降解高分子材料根据材料的组成和性质，可以分为生物医用金属材料、医用高分子材
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料、医用无机非金属材料，以及由两种或两种以上的不同材料复合而成的生物医用复合材料；经过处理的天然组织，由于其来源特殊，另成为一类生物衍生材料。

①生物医用金属材料由于具有优良的综合力学性能和成型加工性能，临床应用起步较早。

当前常见的医用金属材料有，医用不锈钢、钴基合金、钛及钛合金、镍钛形状记忆合金、金银等贵重金属、银汞合金、钽、铌等金属和合金。

②医用高分子材料按应用对象和材料物理性能分为软组织材料、硬组织材料和生物可降解材料。

其可满足人体组织器官的部分要求，因而在医学上受到广泛重视。

目前已有数十种适用于人体植入的高分子材料。

③医用无机非金属材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃和医用碳素材料三大类。

④生物医用复合材料是由二种或二种以上不同材料复合而成的。

按基材分为：高分子基、陶瓷基、金属基等生物医用复合材料。

按增强体形态和性质分为纤维增强、颗粒增强、生物活性物质充填生物医用复合材料。

因为单一材料不能很好地满足临床应用的要求，而生物医用复合材料可以结合不同材料的优点，做到扬长避短，所以其研究越来越引起科研人员的重视。

目前，对生物医用金属材料进行表面改性处理，改善和提高其生物相容性已经成为一种获得性能优良的医疗器械的实用技术。

综上所述，随着科学技术的发展，生物医学材料将朝着综合性能更好的方向发展，新型生物材料的治疗功能更强，副作用更小，其在医学领域的应用必将具有更加广阔的前景。

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第二部分医用钛合金的性能特点及研究方向
在生物医学材料快速发展的今天，新兴材料不断涌现，但金属材料仍然占有极其重要的地位。

金属材料具有较好的综合力学性能和优良的成型加工性能，是国内外较早将其作为人体硬组织修复和植入的一类材料。

临床应用的金属材料主要包括：医用不锈钢、钴基合金、钛及钛合金、镍钛形状记忆合金等[7,8]。

传统的不锈钢、钴基合金，由于其自身的缺陷，在临床应用中存在很多问题，如生物相容性差，组织反应严重；耐磨性及耐蚀性差，金属离子溶出，导致金属离子的致敏、致癌反应；弹性模量高，易产生应力遮挡等。

近年来，钛及钛合金以其良好的生物相容性、与骨组织相近的弹性模量及在生物环境下优良的抗腐蚀性能，在临床上得到了广泛的应用，有逐步取代钴铬合金、不锈钢等传统医用金属主导地位的趋势[7,8]。

1 生物医用钛合金的性能特点
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。

第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、韧性、塑性、成形性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量占全部钛合金的75％～85％，其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型[9]。

另一种具有代表性的生物医用钛合金是镍钛形状记忆合金，1963年，Buehler等首次报道了镍钛合金的形状记忆效应[10]，随即镍钛形状记忆合金引起了相关行业的广泛关注，由于其具有良好的生物相容性，于20世纪70年代开始应用于生物医学领域。

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1.1 Ti-6Al-4V合金的性能特点
20世纪50年代初，Ti-6Al-4V合金因为具有优良的耐蚀性、强度高、密度小等优点而被大量应用于航空工业，被称为“航空金属”。

70年代后期开始作为人体植入材料应用于矫形外科、关节外科及创伤外科等外科手术中[11]，随后又出现了Ti-6Al-4V ELI合金，即Ti-6Al-4V低孔隙合金[12]。

Ti-6Al-4V合金的组织类型和主要生物力学性能见表1[13,14]。

表1 Ti-6Al-4V合金的组织类型和生物力学性能
材料微观组织弹性模量/GPa 屈服强度/MPa 极限强度/MPa
Ti-6Al-4V (α/β) 110 850～900 960～970 虽然Ti-6Al-4V合金是一种优良的植入合金材料，但其在外科领域的临床应用中仍具有明显的缺点：首先，该合金在生理环境中的抗腐蚀性能有待提高，腐蚀的发生不仅会降低金属材料的力学性能，而且还会导致有害元素析出，影响材料的生物相容性。

Ti-6Al-4V合金中含有Al、V元素[15,16]，Al元素可以通过Al盐的形式在生物体内蓄积而导致机体损伤，引起骨软化、贫血及中枢神经系统损伤等症状[13,17]；V元素进入生物体后，通过蓄积效应主要聚集在骨、肝、脾、肾等器官，其毒性效应表现为干扰生物体磷酸盐的生化代谢。

其次，Ti-6Al-4V合金的耐磨性能较差[14,18]，在人工关节假体的各种材料中，Ti-6Al-4V合金即便与非金属类的软质材料如聚乙烯相互对磨也会发生磨损现象[19]。

在关节外科中，植入材料磨损产生的磨屑是引起人工关节假体无菌性松动并最终导致置换失败的主要原因[20]。

第三，Ti-6Al-4V合金的弹性模量仍然比皮质骨高，以该合金制备的假体植入机体骨骼系统后，负荷在假体-皮质骨系统中分布不均匀，会导致皮质骨长期处于应力遮挡状态，得不到载荷作用，而引起皮质骨瘦细及骨质疏松[21]。

1.2 NiTi形状记忆合金的性能特点
20世纪70年代以来，随着矫形和介入医学的发展，形状记忆合金的应
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