选择性激光熔化制备生物医用钛合金和及其复合材料新进展

Engineering1钛材料因其优异的生物相容性、耐腐蚀性和合适的力学性能在生物医学领域引起了广泛的关注。对植入材料来说,拥有与人骨接近的机械性能是非常重要的,这可减少植入体松动的风险从而减少令患者痛苦的植入体修复手术。由于硬组织通常具有复杂的形状,高精度尺寸和理想表面是植入体材料必备之特征。对于骨骼严重缺损或畸形的患者,现成的常规骨科植入器件通常不能提供合意的临床需求方案。为了成功地治疗这类患者,有必要制造出依据CT或磁共振成像(MRI)数据所确定的患者几何外形特征而定制的植入体器件。这种能满足患者特定需求的植入体具有缩短手术、恢复和康复的时间,恢复关节正常运动,提高植入体的固定性和尽可能地减少植入体修复手术的优势。以上综合因素减缓了患者的疼痛和痛苦,并极大地节省住院时间和医疗费用。然而,在传统的多工序制造工艺中,钛材料的难加工以及材料切削成本高通常造成钛材料植入体器件价格高昂。近净形工艺加工钛合金部件,特别是复杂形状的部件,取得了令人满意的进展。新兴的先进制造技术如选择性激光熔化(SLM)给大批量制造几乎没有几何约束的零件提供了便利,为制造这些定制器件提供了理想的平台。SLM一般采用计算机控制的激光束,在保护气氛下制造由CAD模型设计的复杂形状部件。SLM技术与传统制造技术相比具有更多的优点,比如加工形状复杂度更高、加工时间更短和材料利用率更高。此外,SLM技术也是一项充满前景的制造多孔结构部件的技术,可结合不同单元设计及优化制造参数来制备所需的性能(尤其是需承重)的多孔生物材料。澳大利亚埃迪斯·科文大学(Edith Cowan University)张来昌博士应邀撰写此文综述了选择性激光熔化制备钛合金和及其复合材料的最新进展,特别是适用SLM技术的新型钛合金的发展。

这项工作的相关成果发表在Advanced Engineering Materials(DOI: 10.1002/adem.201500419)上。

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