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- 1、钛金属对人体有害吗
- 2、生物医学的三大金属材料之一：钛及钛合金
1、钛金属对人体有害吗
钛金属对人体无任何损害，钛与人体组织具有良好的生物相容性，不会发生排异、过敏反应，也没有毒副作用，对任何植物动物细胞都不会产生危害，也因此被广泛应用于高端医疗领域，如心脏支架、人造骨骼等领域。另外钛金属表面会不断氧化生成氧化钛薄膜，这层薄膜可以抑制细菌生长，使得钛制生活用品具有良好的抑菌性。相比于不锈钢、玻璃、砂锅等传统容器，钛制容器在盛放果汁、中药、牛奶等饮品时，具有更优良的保鲜性能。
2、生物医学的三大金属材料之一：钛及钛合金
金属钛作为高强度的轻质金属，具有很好的耐腐蚀能力，强度较高。因此被广泛应用于航空航天、医疗卫生领域。在航空航天领域，高强度的钛合金常被作为轻量化材料来减轻航空器的重量。用作结构材料的高强度钛合金强度可达800～1200MPa，甚至更高。
在医疗卫生领域，钛及钛合金常被植入人体内，用于替代或辅助人体内严重受损的组织结构，如骨骼、关节、心瓣和骨骼固定夹等。金属钛无毒，植入人体内后不容易与人体的组织发生反应，不容易被人体体液和组织液腐蚀，对人体没有伤害，且与人体组织结合良好，具有很好的生物相容性。因此金属钛被视为“亲生物金属”之一，也是目前被广泛应用于生物医学的三大金属材料之一。
由于钛及钛合金的广泛运用，相应地，钛及钛合金的制备、加工和成型技术及组织调控，也吸引了研究人员的广泛关注。按照微观结构来分类，钛及钛合金可分为α钛、β钛和α+β钛。平衡状态下，温度低于882℃时，钛呈现为密排六方结构的α钛；高于882℃时，钛呈现为体心立方结构的β钛；通过添加合金元素和适当的热处理，可以获得两相共存的α+β钛。
其中，α钛的组织最稳定，塑性较好，强度略低；β钛的在未经热处理时即可表现出较高的强度，经时效处理后可以得到进一步强化，室温强度可达1300MPa以上；α+β钛具有双相组织，组织稳定性好，有良好的韧性，热处理后的强度与退火态相比可提升50％以上。
在三种钛中，α钛和α+β钛使用频率最高。而α+β钛合金中含有α稳定元素或β稳定元素，如铝、钒等。钛合金如果被植入人体内，这些元素容易扩散到周围的人体组织内，对人体造成伤害。针对这个问题，目前大致有两种解决途径，第一种是开发新的钛合金，使用对人体无害的元素作为相稳定元素；第二种是使用纯钛作为植入材料。
另外，钛合金的强度较高，弹性模量较大，很适合被应用于航空航天工业，而与人体骨骼的强度差异较大，二者可能存在强度不匹配的问题。在人体的关节处，载荷的情况较为复杂，同一关节的不同位置所受载荷可能不同，关节变形前后所受载荷也可能不同。
在航空航天器中，也存在一些各部位受载荷不同或受变化载荷的运动构件。如果在同一连续材料中的不同位置具有不同的组织，那么不同位置将具有不同的承受载荷的能力，这与人体组织和航空航天器的运动构件的受力具有更好的匹配性。现有钛及钛合金铸造、塑性变形和热处理等制备工艺致力于获得组织结构均匀的材料，未见报导在同一连续材料中呈现双织构的研究。
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