随着科技的进步与医学水平的发展，一些长久植入人体的医用合金元素的副作用也逐渐显现，尤其是有毒元素造成的组织损伤。一些常用的合金元素对生物体可能产生的不好影响，包括生物兼容性、致癌性、基因毒性、诱导突变性、细胞毒性和易腐蚀性。在现有的植入人体的材料中,纯钛及其合金因为其优良特性得到了越来越广泛的应用。近年来，β型钛合金作为生物医用材料越来越引起大家的广泛关注和研究。此次实验所用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金就属于此类β型钛合金，非常适合在医学上作为植入材料。本论文以Ti-24Nb-4Zr-8Sn作为基合金，在Ti-24Nb-4Zr-8Sn基础上添加了Hf元素，具体工作通过真空熔炼制备Ti-24Nb-4Zr-8Sn-Hf和Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金试样。在经过热锻压与线切割之后得到样品。通过硬度测试与摩擦磨损测试的结果得出含Hf改性后，合金整体性能有所上升，虽然合金耐磨性能略有提升但是相比之下，含Hf改性后稳定性也稍微变差了一点，没有达到预期理想效果，但这并不不影响材料的应用。
目录
1.绪论 2
1.1医用钛合金及其发展 2
1.2 钛合金在临床中的应用 4
1.3医用钛合金研究最新进展 5
2.实验材料和实验方法 7
2.1 材料及设备 7
2.2 实验方法 8
2.2.1 试样制备 8
2.2.2摩擦磨损测试 9
2.2.3硬度测试 9
3.结果与讨论 11
3.1 Hf元素对Ti2448合金材料的硬度影响 11
3.1.1 硬度测试结果 11
3.1.2结果分析 12
3.2 Hf元素在不同温度下Ti2448合金材料的微观影响 13
3.2.1组织分析 13
3.3Hf元素对Ti2448合金材料的摩擦磨损性能影响 16
3.3.1磨损率 16
3.3.2摩擦磨损测试结果分析 17
4.结论 20
参考文献 21
致谢 22
1.绪论
1.1医用钛合金及其发展
科技发展的动力推动着和医学的不断进步 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
，一些长时间植入生物体的医用合金元素的副作用也随着时光消逝而露出狰狞的面孔，这些副作用使病人们遭受着巨大的痛苦。尤其是有毒元素造成的副作用更是严重影响身体健康。一些经常见到和使用的合金元素对生物体可能产生的不好影响，包括与生物组织不兼容、可能会导致癌症、更严重的是可能会诱导变异、容易被组织细胞液等物体腐蚀性。根据资料可以知道目前好多元素在医学领域有着很好的属性，比如Ti元素的生物性能就非常占据优势，属性绝佳。而此次涉及到的Hf元素则需要更进一步的研究，本文也是针对Hf元素做的一系列实验研究。至于一些常见的如不锈钢之类的材料的生物性能则非常不令人满意。Fe和Co元素都具有基因毒性的特性，所以使用材料合金材料可能会造成上述对人体的危害。因此，以这两种元素为基体材料的不锈钢合金和钴基合金,在目前医学领域已经渐渐淘汰不再使用了。
现如今科学技术的进步与发展早就使得人类可以进行改造和创建新的生命形态的工作。人工器官的制造与发展也已经成为现在医学的尖端技术之一，这一技术的关键在于是医学生物材料的发展，生物材料的开发跟不上，那么这一技术也将停滞不前。医学用生物材料的开发与发展将会使人们实现组织重建，而不是简单的切除或者修复受损的组织。目前人们的生活条件越来越好，自然而然的就更加珍惜自己的生命,所以人们越来越重视自己的健康。当今社会面临的最大的问题就是人口老龄化，老人们越多越容易生病受伤，所以医学生物领域对生物材料的需求随着老龄化的严重而增加,其市场潜力也跟着增加。也正是因为这样巨大的利益蛋糕，所以稍微有点实力的国家都会投巨资进行研究和开发医学生物材料.当然，我们中国地大物博，理所应当的也加大了对生物材料领域的投资，目前在国际竞争中取得了不错的成果。
在现有的植人体材料中,临床应用需要更低的弹性模量和更高匹配的生物相容性，而纯钛和钛合金在这种时候恰好满足这种条件，并且具备更好的耐腐蚀性。所以说研究与开发这种更符合条件、更对人体友好的生物医学用钛合金成了当今植入人体材料研究的热点。本篇论文针对这一热点，进行了对钛合金的摩擦磨损性能研究，在Ti2448合金的基础上添加Hf元素以研究Hf元素对TI2448合金摩擦磨损性能的影响。在医学上很多时候会用到金属材料如骨科、矫形外科、口腔科等。
人们最先发现的可以应用于医疗实践的只有纯钛和Ti6Al4V合金。由于纯钛强度较低以及Ti6Al4V合金含有有毒性元素V，所以这两种材料并不适合在医学领域使用。在这样的环境下，迫切需要新的合金来用于临床医学。所幸，在科学的不断进步与发展中Ti24Nb4Zr8Sn和其他的α+β型钛合金被开发出来应用。因此近年来β型合金已成为生物医用材料的主要研究方向和发展方向。
表1.1.1三种型号钛合金对比
典型合金
优点
缺点
α型
Ti5AI2.5Sn
Ti6A12Sn4Zr2Mo
重量较轻、高温下强度较高、焊接方便和很耐腐蚀
弹性模量高、
室温和自然环境下强度低
β型
Ti13V11Cr3Al
Ti13Nb13Zr
比强度高、弹性模量低、锻造性能好还有就是冷成型性能好
比较重、
加工成本高、
不容易焊接、不容易切削
α+β型
Ti6A12Sn4Zr6Mo
强度一般不高也不低、可以用热处理的方法来提高材料性能
非常不容易焊接，焊接时容易脱落
钛最早的商业发展开始于1940年左右, 在此后不久钛就作为外科植入物材料被医学界所采用。然而，工业纯钛的强度以及耐磨性能不能满足实际临床应用的需求，所以开发了各种满足不同应用需求的钛合金。1970年左右, 航空领域使用的Ti6Al4V合金因其满足当时所需要的各项力学性能并且非常不容易腐蚀，所以被医学界看中并引入临床医学。这种钛合金力学性能和耐腐蚀性能都很不错，但有一个严重的缺点就是这种钛合金含有V元素，而V元素是有毒的。弹性模量在骨骼与骨组织之间仍存在较大的差距。但是自二十世纪末以来, 国外很多技术条件达到要求的国家已开始大力投资用于开发基于β型钛合金的新型生物医用钛合金。本次实验所使用的Ti2448合金就属于此类β型钛合金，不仅对人体几乎没有危害，而且合金的合金化使得的材料耐腐蚀性增强，各项力学性能提升，非常适合作为植入材料使用在医学领域中。

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