《表1 医用金属和骨骼的弹性模量》

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《多孔Ti-45Nb合金的微观组织与力学性能研究》

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当今世界正处于科技突飞猛进的时代，人们的生活质量明显提升，而且日益长寿。某些人日渐增多的髋关节、牙根等人体硬组织替换治疗的需求促进了生物材料的研发。其中，医用金属材料如钛合金和不锈钢等因为强度、塑性和韧性以及耐蚀性好而得到更多的应用。但近年来的研究表明硬组织植入用金属材料的基本要求如下:第一，医用金属材料无细胞毒性。传统医用金属材料如Ti6Al4V合金在植入后会在体液中的氯离子等的腐蚀下析出或溶解出铝离子和钒离子，此类离子在体内可能会造成阿尔茨海默症、过敏和神经系统等疾病，即细胞毒性大。因此，最近学者们主要选用生物相容的无/低细胞毒性的金属元素如Mo、Nb、Ta、Zr、Sn等研发新材料。第二，医用金属材料与骨组织的力学性能相匹配，尤其是弹性模量接近。从表1可见，常规金属材料如Ti6Al4V和316L的弹性模量明显高于松质骨和密质骨的弹性模量。此时，过高弹性模量的金属植入物在受力过程中将承担大多数的载荷，而临近的骨组织基本或较少承载。会引起骨组织的吸收和骨质疏松等问题。因此学者们热衷于开发低弹性模量的钛合金。如Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr、Ti-15Mo、Ti-12Mo-6Zr-2Fe合金的弹性模量明显低于常规钛合金和不锈钢材料，但仍明显高于骨组织的弹性模量[1-8]。目前有效降低医用金属材料的弹性模量的方案为将孔隙结构与金属材料相结合，即医用多孔金属材料。其中选用生物相容性优良的合金元素开发医用多孔钛合金成为研究热点。如多孔Ti-10Mo、Ti-16Sn-4Nb合金与骨组织的弹性模量接近[9-16]。多孔Ti-Nb合金的制备方法有粉末烧结（Ti-40Nb）[11]、凝胶注模成型（Ti-(10-35）Nb)[12]、选择性激光烧结（Ti-40Nb）[13]、激光烧结（Ti-23Nb）[14]、脱合金法（Ti-17Nb）[15]等。