张云龙1 王兆彬1 张唯一1 葛奕呈1 任晓雪2 王伟娥3 李成海1 翟梓棫1 刘德宝1 杨慧1
1.佳木斯大学 材料科学与工程学院,黑龙江 佳木斯 154007;
2.黑龙江农业工程学院 机械工程学院,黑龙江 哈尔滨 150036;
3.佳木斯大学 药学院,黑龙江 佳木斯 154007
ZHANG Yunlong1 WANG Zhaobin1 ZHANG Weiyi1 GE Yicheng1 REN Xiaoxue2 WANG Wei'e3 LI Chenghai1 ZHAI Ziyu1 LIU Debao1 YANG Hui1
1. Collage of Materials Science and Engineering, Jiamusi University, Jiamusi 154007, Heilongjiang, China;
2. Collage of Mechanical Engineering, Heilongjiang Agricultural Engineering College, Harbin 150036, Heilongjiang, China;
3. Collage of Pharmacy, Jiamusi University, Jiamusi 154007, Heilongjiang, China
摘要:
钛合金因兼具高比强度、低弹性模量、优异的生物相容性与自发钝化形成的稳定氧化膜,在骨科植入物中长期占据重要地位,是临床使用最成熟的金属材料之一。由于传统减材加工难以同步实现拓扑优化、梯度孔隙与个体化定制相匹配,增材制造(AM)技术的出现将为上述瓶颈问题提供了系统性解决方案。选择性激光熔化(SLM)与电子束熔化(EBM)作为粉末床熔融(PBF)路线的典型代表,通过高能束逐层熔化Ti-6Al-4V预合金粉末,可在介观尺度精确调控相结构,将压缩弹性模量从传统轧制态的110GPa降至与皮质骨水平(≈17GPa)相接近。本文综述了钛合金在弹性模量调控、多孔结构设计、生物活性增强以及耐腐蚀性提升等方面的最新研究进展,并探讨SLM与EBM两种技术在成型精度、力学性能与生物行为上的差异与优势,同时还分析了增材制造钛合金在髋关节置换、椎间融合器与下颌骨重建等典型骨科临床应用中的临床案例。增材制造钛合金,通过跨尺度力学适配、表面生物活化及精准结构重建,正推动骨科植入物由“标准化”向“个体功能化”范式跃迁,未来需进一步解决打印缺陷无损评价、长期生物学响应等关键科学问题。