Сплав титана: применение в медицине Печать
Оценка пользователей: / 31
ПлохоОтлично 
Химия и медицина

Сплавы образуются при смешивании  химических элементов. Один из компонентов сплава обязательно должен быть металлом или химическим соединением, имеющим  металлические свойства. Основным компонентом титанового сплава является сам титан, в который добавлены легирующие элементы.

Легирующие элементы придают сплавам различные свойства. В качестве легирующих элементов при получении титановых сплавов используют алюминий, молибден, марганец, хром, медь, железо, олово, цирконий, кремний, никель, и другие.

Аллотропные модификации титана

В периодической системе Д.И.Менделеева титан имеет номер 22. Внешне титан похож на сталь.

Известно, что некоторые химические элементы могут существовать в виде двух или более простых веществ, отличающихся по строениям и свойству. Обычно вещество переходит из одной аллотропной модификации в другую при постоянной температуре. Титан имеет две такие модификации. Альфа-модификация титана существует при температуре до 882,5 ° С. Высокотемпературная бета-модификация может быть устойчивой от  882,5 °С до температуры плавления.

Легирующие добавки по-разному ведут себя в различных аллотропных модификациях титана. Изменяют они и температуру, при которой   происходит α/β-переход. Так, увеличение концентрации алюминия, кислорода и азота в сплаве титана повышает это температурное значение. Область существования α-модификации расширяется. А эти элементы называют α-стабилизаторами.

Олово и цирконий не изменяют температуру α/β-превращений. Поэтому их считают нейтральными упрочнителями титана.

Все остальные легирующие добавки  к титановым сплавам считаются β-стабилизаторами. Растворимость их в модификациях титана зависит от температуры. А это даёт возможность повышать прочность титановых сплавов с этими добавками с помощью закалки и старения. Используя разные типы легирующих добавок, получают титановые сплавы с самыми различными свойствами.

Титановые сплавы в медицине

Организм человека хорошо переносит конструкции из титанового сплава. Уже много лет такие сплавы применяются в медицине. Они устойчивы к коррозии в агрессивных средах человеческого тела.  На их поверхности образуется оксидная плёнка, которая препятствует выходу ионов имплантата в организм. Ткани вокруг таких имплантатов не изменяются. Титановые сплавы очень прочные, способны выдерживать большую нагрузку. Они прочнее, чем хром, никель, нержавеющие стали. При стерилизации медицинских инструментов из таких сплавов спиртом, обжиганием,  парами формалина и т.д. поверхности титановых сплавов не разрушаются.  И самое важное – титановые сплавы не вызывают аллергии.

Хирургические имплантаты

Сетчатый эндопротез из титанового сплава

Часто говорят, что титан – металл хирургов. Действительно, в хирургической практике  титановые сплавы применяются для изготовления различных костных имплантатов.  Протез тазобедренного сустава из титанового сплава способен выдерживать усилие до трёх тысяч кг. В организме титановый сплав стоек. Поэтому ткани, прилегающие к нему, не воспаляются. Кроме того, изготавливаются титановые имплантаты быстро. И стоимость их значительно ниже стоимости имплантатов из других сплавов.

Высокая пластичность титановых сплавов позволяет получать из них проволочную сетку и фольгу. Проволочная сетка применяется для пластики мягких тканей. Подшивается такая сетка атравматической иглой с титановой нитью. Титановая мононить иногда используется в офтальмологии.

Титановые сплавы в стоматологии

Зубные имплантаты

В стоматологии применение титановых сплавов также оказалось очень успешным. Титановые сплавы легко соединяются с фарфором и композиционными цементами. Из них делают литые каркасы зубных протезов, стоматологические мосты и коронки. Титановые каркасы легко облицовываются керамикой. Такие протезы долговечны и служат 10-15 лет.

Титановые сплавы и медицинские инструменты

Хирургические инструменты

Применяются титановые сплавы и при изготовлении медицинских инструментов – скальпелей, крючков, пластинчатых пинцетов, зажимов. Эти инструменты гораздо легче инструментов из нержавеющей стали.

Нашли применение титановые сплавы в производстве инвалидных колясок, наружных ортопедических протезов.

Титановые сплавы прочные и пластичные, как сталь, лёгкие, как алюминий, и стойкие к коррозии, как углепластик. Они незаменимы в хирургии, стоматологии, офтальмологии, ортопедии.

Установка титанового имплантата