生物医学的に使用されるチタン合金

チタン合金は、金属整形外科関節置換および骨プレート手術の製造に広く使用されている。それらは通常、CNC、CAD駆動加工、または粉末冶金製造によって鍛造または鋳造棒材から製造されます。これらの技術のそれぞれには、固有の長所と短所があります。鍛造された製品は、機械加工中に機械加工中に広範囲の材料損失が生じて最終形状になり、最終形状の製品を得ることは、加工および処理（例えば、析出硬化）を幾分制限するが、鋳造はより効果的である。伝統的な粉末冶金法もより効率的ですが、完全に高密度の製品を調達することは共通の問題です。

固体自由形状加工（3D印刷）の出現により、カスタム設計の生物医学的インプラント（例えば、股関節）を製造する可能性が実現されている。現在のところ、より大きなスケールでは適用されていませんが、フリーフォーム製造方法は、（製造工程からの）廃棄粉末をリサイクルする能力を提供し、所望の特性、ひいてはインプラントの性能を選択性に合わせる。電子ビーム溶融（EBM）および選択的レーザー溶融（SLM）は、Ti合金の自由形状製造に適用可能な2つの方法である。製造パラメータは、製品のミクロ構造に大きく影響する。 SLMにおける低溶融度との組み合わせによる速い冷却速度は、マルテンサイトα相の主要な形成をもたらし、非常に硬い生成物を与える。

Ti-6Al-4V

この合金は、良好な生体適合性を有し、細胞傷害性も遺伝毒性もない.i-6Al-4Vは、ある負荷条件では、剪断強度が低く、表面摩耗特性が劣る：

生体適合性：特に組織や骨との直接接触が必要な場合に優れています。 Ti-6Al-4Vの剪断強度が低いことは、骨のスクリューまたはプレートにとって望ましくない。それはまた、表面摩耗特性が悪く、それ自体および他の金属との摺動接触時につかむ傾向がある。窒化処理や酸化処理などの表面処理は、表面の摩耗特性を改善することができます。

Ti-6Al-7Nb

この合金は、Ti-6Al-4Vが、6％のアルミニウムと7％のニオブを含有する、単離されたときに細胞傷害性の結果を示す元素であるバナジウムを含有するため、Ti-6Al-4Vの生物医学的代替品として開発された。

Ti6Al7Nbは、外科用インプラントの生体適合性に優れた専用高強度チタン合金です。置換股関節に使用され、1986年の初めから臨床的に使用されている。