《生物材料课件》PPT课件共107页

锻造Co-Ni-Cr-Mo合金
• 最有名的钴基合金（MP35N） • 含有35％Ni（质量分数）
35％Co （质量分数）
• 冷加工可以大大提高提高强度，但也增加
了加工难度
• 采用热锻
Co-Ni-Cr-Mo合金冷加工变形量与极限拉伸强度
• 在压力下对海水（含Cl-）有很强的抗蚀性
• 具有很高的疲劳强度和极限拉伸强度
• Ni 室温下稳定奥氏体相，提高抗蚀性能 Ni在不锈钢中的作用是在与Cr配合后才发
挥出来的
• Mo 提高了在盐水中的抗蚀性能，阻止了点蚀，
坑蚀
• 形成原因：碳钢中有三个基本相，即铁素 体、奥氏体和渗碳体。合金元素加入钢中 时，可以溶于此三相中形成合金铁素体、 合金奥氏体及合金渗碳体。当钢中加入 镍、锰、碳、氮等元素时，这些元素可使 A1和A3温度降低，使铁碳相图中S点、E点 向左下方移动，从而使奥氏体区域扩大。 其中与γ－Fe无限互溶的元素镍或锰的含 量较多时，可使奥氏体区域扩展到室温， 因此在室温下钢组织仍以奥氏体单相存在
316和316L奥氏体不锈钢的成分
316和316L不锈钢材料的力学性能
通过热处理和冷加工可以在大范围内调 节材料力学性能
这组不锈钢是非磁性的，比其他不锈钢 具有更好的抗蚀性能
较好的机械性质
价格低廉，易于加工
• 较大的局部腐蚀敏感性
• 在特定环境（高压或缺氧区域）中，腐蚀
程度较大
• 短期使用：骨折固定板、固定螺钉或销子
第一种用于植入材料的不锈钢：18-8（标准牌号302） 强度较钒钢更高，抗蚀能力也强
50～60年代，18-8sMo不锈钢（标准牌号316） （Mo改善材料在生理盐水中的抗蚀性）
70 ～ 80年代，标准牌号316L不锈钢 （c含量从0.08％降低至0.03％，提高材料在氯化物
溶液中的抗蚀性）
组成和性能
髋关节替换假体
制造
Co-Cr-Mo合金 对加工硬化极其敏感。 铸造（密封铸造）的方法加工。
股骨关节假体的制造过程
a.蜡注入黄铜模中
• ASTM（美国材料实验协会）推荐316L不锈
钢
制造方法和过程
冷加工对302不锈钢极限拉伸强度和屈服强度的影响
• 没有中间热处理过程，不能进行冷加工
• 热处理注意事项：
防止晶界上形成CCr4，点腐蚀 控制加热的均匀性和合理的热处理工艺，防止成分的变化 防止表面氧化层的形成；化学、酸蚀或机械喷沙去除
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36、“不可能”这个字(法语是一பைடு நூலகம்字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
• 植入体内很长时间后也不会发生断裂（人
工膝关节主体）
• 很大的优势（取出困难，修补后功能变差）
• 与铸造Co-Cr-Mo合金有相似的耐磨性能
• 耐磨性能为关节模拟测试中大约是每年
被磨损0.14mm
• 较差，不能作为制作关节假体的摩擦面
铸造Co-Cr-Mo合金
• 耐腐蚀性能非常好，比不锈钢高40倍；对
• 含量过高，人体不能接受
不锈钢
• 耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质 • 20世纪初期，英国 • 按成分可分为：
Cr系（400系列） Cr－Ni系（300系列） Cr－Mn－Ni（200系列） 析出硬化系（600系列）
• Cr
影响奥氏体相的稳定性 抗蚀性能的主要因素 含量必须超过11%（质量分数），腐蚀性能大幅度提高 自然环境中是活性元素
组织几乎完全惰性，稳定性高
• 机械性能低于不锈钢 • 加工困难，产量低、价格贵 • 骨骼固定、人工关节连接杆等长期使用的
植入材料
锻造Co-Ni-Cr-W合金
• 比铸造Co-Cr-Mo合金易于加工 • 机械性能接近316L不锈钢 • 耐腐蚀性能介于铸造Co-Cr-Mo合金和316L
不锈钢之间
• 关节替换假体连接杆的主干，如膝关节和
①铬使铁基固溶体的电极电位提高
②铬吸收铁的电子使铁钝化
原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类 型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种 紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步的氧化。 而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反 应进行自我修理，重新形成这种"钝化膜"，继续起保护 作用。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
• 医用金属植入材料所含的金属元素：
Fe、Cr、Co、Ni、Ti、Mo、W、V、Al
Fe有利于发挥细胞功能 Co促进维生素B12合成
V潜在的细胞毒性 Al神经毒性，增加老年痴呆症发病的几率 Ni毒性大，过敏反应，诱发有机体突变，发生癌变
医用球囊扩张不锈钢血管内支架
1-不锈钢丝 2-圆筒形支架网孔
圆周错位 紧缩方式
可调式不锈钢骨科外固定器
1-连杆； 2-万向固定器； 3-骨针（防滑螺纹）
钴基合金
• 临床用作关节：大承载力，特别是膝关节 • 国际20世纪60年代临床应用 • 耐磨损，抗腐蚀力较强，目前金属医用材
料中最优良的一种
Co-Cr合金相图
两种基本元素形 成的固溶体
钴含量达到65％ （质量分数） 其余主要是铬
添加Mo结构上 保持小晶粒
种类和组成
• 铸造Co-Cr-Mo合金
• Co-Ni-Cr-W合金， 热锻
• Co-Ni-Cr-Mo
锻造
• Co-Ni-Cr-Mo-W-Fe
Co基合金化学组成
Co基合金的机械力学性能
强度提高，塑性降低 弹性模量（220~234GPa）不随极限拉 伸强度变化而变化
• 制造方式采用机械加工，一般不采用焊接
焊缝处易产生腐蚀 高温使晶界或焊缝处CCr4析出，点腐蚀
材料制备完成后 去除氧化层
清洗表面，去除油污 在硝酸中形成表面钝化层 在包装和杀菌前再清洗一次
直径2～3mm，长度2～10cm 网孔尺寸：1～2×1.5～2.5mm 良好的可塑性、几何稳定性、理化稳定性 血管开通性高、生物相容性好、成本低