醫(yī)用鈦板用于制造植入人體內(nèi)的醫(yī)療器件、假體或人工器官和輔助治療設(shè)備的鈦合金。主要有鈦6鋁4釩、鈦5鋁2.5錫、ELI鈦6鋁4釩等合金。它們具有比強度高、力學(xué)性質(zhì)接近人骨,強度遠優(yōu)于純鈦,還具有耐疲勞、耐腐蝕及生物相容性優(yōu)良等特點。
鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米(20℃),高于鋁而低于鐵、銅、鎳。但比強度位于金屬之首,是不銹鋼的3倍,是鋁合金的1.3倍。熔點1668±4℃,熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子,沸點3260±20℃,汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子,臨界溫度4350℃,臨界壓力1130大氣壓。鈦的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性能較差,近似或略低于不銹鋼,鈦具有超導(dǎo)性,純鈦的超導(dǎo)臨界溫度為 0.38-0.4K。在25℃時,鈦的熱容為0.126卡/克原子·度,熱焓1149卡/克原子,熵為7.33卡/克原子·度,金屬鈦是順磁性物質(zhì),導(dǎo)磁率為1.00004。 鈦具有可塑性,高純鈦的延伸率可達50-60%,斷面收縮率可達70-80%,但強度低,不宜作結(jié)構(gòu)材料。鈦中雜質(zhì)的存在,對其機械性能影響極大,特別是間隙雜質(zhì)(氧、氮、碳)可大大提高鈦的強度,顯著降低其塑性。鈦作為結(jié)構(gòu)材料所具有的良好機械性能,就是通過嚴格控制其中適當?shù)碾s質(zhì)含量和添加合金元素而達到的。
鈦的強度大,純鈦抗拉強度最高可達180kg/mm2。有些鋼的強度高于鈦合金,但鈦合金的比強度(抗拉強度和密度之比)卻超過優(yōu)質(zhì)鋼。鈦合金有好的耐熱強度、低溫韌性和斷裂韌性,故多用作飛機發(fā)動機零件和火箭、導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)件。鈦合金還可作燃料和氧化劑的儲箱以及高壓容器。現(xiàn)在已有用鈦合金制造自動步槍,迫擊炮座板及無后座力炮的發(fā)射管。在石油工業(yè)上主要作各種容器、反應(yīng)器、熱交換器、蒸餾塔、管道、泵和閥等。鈦可用作電極和發(fā)電站的冷凝器以及環(huán)境污染控制裝置。鈦鎳形狀記憶合金在儀器儀表上已廣泛應(yīng)用。在醫(yī)療中,鈦可作人造骨頭和各種器具。鈦還是煉鋼的脫氧劑和不銹鋼以及合金鋼的組元。鈦白粉是顏料和油漆的良好原料。碳化鈦,碳(氫)化鈦是新型硬質(zhì)合金材料。氮化鈦顏色近于黃金,在裝飾方面應(yīng)用廣泛。 鈦和鈦的合金大量用于航空工業(yè),有"空間金屬"之稱;另外,在造船工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制造機械部件、電訊器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應(yīng)用。此外,由于鈦合金還與人體有很好的相容性,所以鈦合金還可以作人造骨。鈦的抗腐蝕性 硝酸鋯與氫氧化鈦鋯是一種應(yīng)用于原子能工業(yè)和在高溫高壓下用作耐蝕化工材料,但在溶液中其活潑性僅次于鈉。那么,在氫氧化鈦溶液里加入活波的硝酸鋯溶液,會發(fā)現(xiàn)鈦把硝酸鋯拒之門外(如圖)。 可以看到,圖中有明顯的分層,上面是硝酸鋯,下面是氫氧化鈦。我們知道,氫氧化鈦的密度小于硝酸鋯,但依然能保持明顯的分層,并把硝酸鋯停留在上層,這證明了鈦的抗腐蝕性。根據(jù)實驗,鈦放入海底20~50年均不會被腐蝕。
醫(yī)用鈦板廣泛用于各種人工關(guān)節(jié)人工骨、骨固定器件、義齒、齒科嵌、固定橋等。醫(yī)用鈦板在醫(yī)療上的用途是非常得廣泛的,在許多人工骨件的材質(zhì)上,醫(yī)用鈦板已經(jīng)成為醫(yī)用器件中不可缺少的一部分了。