在幾類醫(yī)用植入鈦合金中，β型鈦合金的研究最晚，國外的前期基礎(chǔ)研究較成熟，國內(nèi)還處于前期試驗階段，這需要更多的科研人員進一步投入關(guān)注和研究，使科研及早轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，造福人類。在國內(nèi)外使用的醫(yī)用植入物金屬材料主要有：316、CoCr合金、鈦及鈦合金。與人體骨質(zhì)彈性模量相比，鈦及鈦合金最為貼近。目前該類應(yīng)用最多的是商業(yè)純鈦和Ti-6Al-4V為主，而新型的β合金，由于擁有與骨骼最相近的彈性模量，目前備受關(guān)注。其工藝設(shè)計為：

 

1、鈦合金成分

鈦合金設(shè)計中，α穩(wěn)定元素（Al,O,N等）和β穩(wěn)定元素（V,Mo,Nb等）決定了合金的類別歸屬。α合金僅有α相；近α合金含有少量β穩(wěn)定元素；α+β合金含有更高的β穩(wěn)定元素；β合金僅有β相。研究認為：Nb、Zr、Mo、Ta作為醫(yī)用β鈦合金添加元素，添加到一定含量后，通過快冷可獲得亞穩(wěn)定β相，能有效降低合金的彈性模量，但此類合金元素的添加量不能過高，過高會導(dǎo)致脆性ω相析出，導(dǎo)致合金變脆，彈性模量增加。因此合理選擇并控制添加量是獲得理想低模量的關(guān)鍵。典型的是TNZ系列鈦合金（包括Ti-13Nb-13Zr、Ti-13Nb-20Zr等）。

2、熱處理

為獲得理想的β相組織，β型合金要進行β相區(qū)充分固溶處理后快速冷卻（如水淬火）。歸納醫(yī)用β相合金的熱處理為：1）大變形量的冷變形+退火處理或大變形量的熱加工變形（β相區(qū)或α+β兩相區(qū)）；2)熱機械加工處理后，在β相區(qū)的充分固溶，快冷，盡可能地獲得全β組織。

3、晶粒超細化

細化晶粒是金屬材料獲得優(yōu)異綜合力學(xué)性能的有效手段。醫(yī)用植入物β鈦合金晶粒超細化處理后的優(yōu)勢是：1）不改變彈性模量的情況下，提高合金的強度，進而提高服役壽命；2）提高了耐磨性，降低了植入物合金與骨骼及組織接觸產(chǎn)生的磨損；3）從材料加工成型角度看，超細晶粒的合金具有優(yōu)良的塑性變形能力，且具有超塑性特性，成型性非常好。研究中的方法是：采用等徑彎管擠壓法獲得超細晶粒。此外還有通過合金化合特定的熔煉方法獲得納米超細基體和微尺度枝晶β相的雙態(tài)組織。

4、表面處理

除鈦合金的強度和模量性能外，醫(yī)用植入物材料的表面耐磨性對其使用壽命的影響也很大，植入鈦合金耐磨性差將導(dǎo)致其過早的磨損而失效。改善植入物材料耐磨性的方法一般采用表面涂層，傳統(tǒng)的涂層設(shè)計主要考慮合金的生物相容性、耐蝕性及表面活性，如Al2O3、TiO2涂層等。近年來有采用離子植入、等離子噴射涂層、表面滲氮、表面滲碳等技術(shù)提高合金的表面硬度和耐磨性。特別是一種類金剛石碳（Diamond-like carbon）涂層，改善合金耐磨性效果顯著。除此外，鈦合金的近表面組織超細化處理，獲得亞微或納米相晶粒，也是提高材料耐磨性、抗疲勞的有效途徑。如采用循環(huán)感應(yīng)加熱淬火處理，利用感應(yīng)加熱的“集膚效應(yīng)”可實現(xiàn)鈦合金近表層瞬時感應(yīng)加熱升溫。