鈦合金醫療零部件 | 鈦合金加工：在醫療領(lǐng)域中的應用

　　鈦合金因其特性在眾多工業(yè)應用中占據重要地位。由于鈦合金具有高耐腐蝕性、低密度、高比強度和低楊氏模量等特性，鈦合金已成為醫療設備中不可或缺的生物材料，尤其是在骨科領(lǐng)域。通過(guò)銑削、車(chē)削和鉆孔等傳統加工工藝制造鈦合金時(shí)遇到的問(wèn)題已廣為人知，并得到了廣泛研究。低導熱性、高化學(xué)反應性和高溫下的高硬度使其成為難以加工的材料。盡管人們已經(jīng)對鈦合金的加工問(wèn)題有了廣泛的了解，并不斷開(kāi)發(fā)技術(shù)來(lái)克服這些問(wèn)題，但仍無(wú)法像加工其他金屬一樣加工這種材料。本文基于 Scopus 和 Scholar 2010 年至 2020 年的研究，探討了與醫療設備制造中使用的鈦合金加工相關(guān)的主要問(wèn)題，以及當前為解決這些問(wèn)題所采取的解決方案。從查閱的研究中可以得出這樣的結論：銑削、車(chē)削和螺旋銑削的切削速度最高可達 100 米/分鐘，鉆孔速度最高可達 40 米/分鐘。至于進(jìn)給速度，銑削和螺旋銑削可達 0.1 毫米/齒，車(chē)削可達 0.3 毫米/轉，鉆孔可達 0.1 毫米/轉。此外，最小量潤滑是緩解鈦合金加工問(wèn)題的有效解決方案。

　　簡(jiǎn)介

　　由于鈦合金具有優(yōu)良的特性，其作為生物材料在醫療應用（如骨科和牙科植入物）中的使用越來(lái)越普遍。較高的耐腐蝕性、良好的強度重量比、較低的彈性模量、較高的生物相容性和較低的密度使鈦合金成為需要可靠性、性能和耐久性的部件的首選。

　　然而，由于鈦合金具有低導熱性、高硬度和高化學(xué)反應性，因此很難加工。這些因素導致切削工具快速磨損、加工區域表面質(zhì)量差、生產(chǎn)率低，以及與高生產(chǎn)成本相關(guān)的不良經(jīng)濟后果。

　　對于骨科植入物來(lái)說(shuō)，用于醫療器械的加工部件的表面質(zhì)量決定了它們與宿主的兼容性和骨結合性。要達到理想的粗糙度值，從而保證加工部件的質(zhì)量，必須控制加工參數、切削工具的狀態(tài)和加工條件。

　　耐腐蝕、耐磨損和耐疲勞性與表面質(zhì)量直接相關(guān)。上述問(wèn)題是決定植入物在宿主體內壽命長(cháng)短的決定性因素。

　　本文所介紹的工作的主要動(dòng)機是對鈦合金的可加工性進(jìn)行最新概述，其中參考了一些基于實(shí)驗測試的主要和最新研究工作。由于參考實(shí)驗中使用的切削參數接近或等同于當前生產(chǎn)中使用的參數，這就成為一種優(yōu)勢，因為這樣可以縮小實(shí)驗室研究與工業(yè)實(shí)踐之間的差距。

　　本文首先介紹了鈦合金及其作為生物材料的用途。報告了有關(guān)銑削、車(chē)削、鉆孔和螺旋銑削等加工方面的研究工作。此外，還從冷卻和潤滑的角度探討了高速加工（HSM）和可持續性問(wèn)題。最后，基于前面提出的主要方面對這項工作進(jìn)行了總結。