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生醫鈦金屬介紹與應用

生醫鈦金屬介紹與應用. 授課教師：林鴻儒 教授 報 告 者： 陳維翰 報告日期： 103 年 5 月 20 日. 1. 大綱. 一、前言 二、鈦主要之特性 三、生醫鈦金屬介紹. 2. 一、前言. 銀白色的鈦是 20 世紀出現的最引人注目的新型工業金屬，鈦之工業化生產至今僅有半世紀歷史， 現已成為優質輕型結構材料、新型的功能材料和重要的 生醫材料 。 鈦兼有合金鋼、不銹鋼及鋁材的許多優點， 是一種可在太空、陸地、海洋及人體中廣泛應用的 「全能金屬」 ，可說是當代最具技術魅力的金屬材料。. 3.

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Presentation Transcript

  1. 生醫鈦金屬介紹與應用 • 授課教師：林鴻儒 教授 • 報 告 者：陳維翰 • 報告日期：103年5月20日 1

  2. 大綱 一、前言 二、鈦主要之特性 三、生醫鈦金屬介紹 2

  3. 一、前言 • 銀白色的鈦是20 世紀出現的最引人注目的新型工業金屬，鈦之工業化生產至今僅有半世紀歷史， 現已成為優質輕型結構材料、新型的功能材料和重要的生醫材料。 • 鈦兼有合金鋼、不銹鋼及鋁材的許多優點， 是一種可在太空、陸地、海洋及人體中廣泛應用的「全能金屬」，可說是當代最具技術魅力的金屬材料。 3

  4. 二、鈦主要之特性 1. 輕量、高比強度 鈦合金比強度(強度/密度)居結構用金屬之冠，約為鋁的3倍。 2. 耐蝕性極佳 對鹽酸、硫酸之耐蝕性優於沃斯田系不銹鋼，次於鎳基超合 金。 3. 無磁性、無毒性 不會被磁化。生物相容性高，在人體內不析出離子，為醫療 植體、製藥理想材料。 4. 耐熱性佳 高溫強度可達550℃(鋁約150℃，不銹鋼約310℃)。 4

  5. 5. 抗阻尼性能 鈦受到機械振動與鋼、銅相比，其自身振動衰減時間最長。 6. 特種功能材料 (1)形狀記憶性—Ti-Ni 合金為使用最廣之形狀記憶合金。 (2)抗菌性—紫外線照射下具有光催化反應，能抗菌、 抗銹、除臭、防汙，屬於梯度功能材料。 7. 活性高、熔點高(1668℃) 高溫易與氧、氮、氫、碳形成固溶體而變脆，冶煉、鑄造、 軋延製程複雜，生產成本高。 5

  6. 三、生醫鈦金屬介紹 合金代表 • 依鈦合金型態之分類 • α型合金 • near α合金 • β型合金 • near β合金 • α + β合金 高溫應用型 Ti-5Al-2.5Sn、Ti-8Al-1Mo-1V等 Ti-10-2-3、Ti-13-11-3 等 高強度應用型 Ti-6Al-4V、Ti-662等 中高強度應用型 6

  7. 三、生醫鈦金屬介紹 • 鈦合金相平衡示意圖 • α 與β相轉變溫度882°C • 隨α與β合金穩定元素添加 • 的不同，其相變化溫度將隨 • 之上升與下降 882°C 7

  8. 三、生醫鈦金屬介紹 • 當溫度在Tβ以上時 • 隨溫度下降形成初析α相 • α相成核，藉由擴散作用與 β相原子排列約束下，α相 以板狀方式成長 • α/β交替之層狀結構 Ti-6Al-4V由β轉換溫度緩慢冷卻與α相關係圖 8

  9. 三、生醫鈦金屬介紹 • Ti-6Al-4V典型金相圖 等軸α存在變態β相基地 變態β相及晶界α相 傳統熱作之等軸組織 緩冷下的層狀組織 9

  10. 三、生醫鈦金屬介紹 • 各類鈦合金性能差異 10

  11. 三、生醫鈦金屬介紹 • 鈦及鈦合金的規格及代表性用途 11

  12. 三、生醫鈦金屬介紹 12

  13. 三、生醫鈦金屬介紹 • 鈦及鈦合金的規格及代表性用途 13

  14. 三、生醫鈦金屬介紹 • 根據ASTM可發現鈦合金其楊 • 係數均較其他生醫植入金屬 優異 • 因其楊氏係數與骨頭相近 • 較不易產生應力遮蔽現象 14

  15. 三、生醫鈦金屬介紹 15

  16. 三、生醫鈦金屬介紹 16

  17. Thanks for your attention!! 17

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