一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加 热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。
n金属冷加工：通常指金属的切削加工，即用切削工具从金属材料 （毛坯）或工件上切除多余的金属层，从而使工件获得具有一定形状、 尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。如车削、钻削、铣削、刨削、磨 削、拉削等。
6.3 生物金属材料毒性及腐蚀性
n 金属热处理 将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，
并种在工此艺6.温方2生度 法中 。物保金持属一材定料时间制后备，与又加以工不同基速础度冷却的一
n 特点 一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通
过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成 分，赋予或改善工件的使用性能。 n 工艺
金属材料毒性
第Ⅱ族的铍、镁、钙、锶、钡、锌、镉、汞－毒性强 第Ⅲ族铝、镓、铟和第Ⅳ族锡、硅、钛、锆－无毒 第Ⅵ族铬、钼、钨－无毒性 第Ⅰ、V及Ⅷ族中：
原子量小的铜、钒、砷、锑、铁、钴、镍－有毒 原子量大的金、钽、铂－未发现毒性
抗蚀性能提高方法
合金化 表面保护层 提高光洁度
6.3 生物金属材料毒性及腐蚀性
（Fe+Fe3C含碳0.77%）。 高温莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）。
6.2生物金属材料制备与加工基础
金属材料加工
铸造 锻造 塑性加工 粉末冶金 金属热处理 金属冷加工 抛光
锻造 轧制 挤压 拉拔 拉伸 弯曲 剪切
6.2生物金属材料制备与加工基础
铸造：是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、 清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
电化学结晶法
钛酸酯法 甘油磷酸盐法 阳极氧化法 电镀技术
6.5 不锈钢
国 内 外 外 科 植 入 物 用 奥 氏 体 不 锈 钢 的 化 学 成 分
6.5 不锈钢
医用不锈钢生产工艺
Ø低纯度医用不锈钢：一般采用惰性气 体保护，真空或非真空熔炼工艺生产。 Ø高纯度医用不锈钢：一般先通过真空 熔炼，然后再用真空电弧炉重熔或电渣 重熔除去杂质，使其纯化
金属化合物：是合金的组元间以一定比例发生相互作用而生成的一种新 相，通常能以化学式表示其组成。
6.2生物金属材料制备与加工基础
机械混合物：是由两种相或两种以上的相机械的混合在一起而得到 的多相集合体。
铁素体：是碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 奥氏体：是碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 渗碳体：是碳和铁形成的稳定化合物（Fe3C）。 珠光体：是铁素体和渗碳体组成的机械混合物
锻造：是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得 具有一定力学性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，是锻压
（锻造与冲压）的两大组成部分之一。 金属塑性加工：是使金属在外力（通常是压力）作用下，产生塑性变
形，获得所需形状、尺寸和组织、性能的制品的一种基本的金属 加工技术。 粉末冶金：是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合 物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种 类型制品的工艺技术。
适应功能需要
n 易于加工造型和制作， 易植入和再次手术。
n 价格低廉， 来源易得．便于推广应用。
6.2生物金属材料制备与加工基础
金属材料种类
黑色金属：铁、铬、锰 有色金属
金属材料组织
金属 合金 相 固溶体 固溶强化 金属化合物 机械混合物 铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体 高温莱氏体
合金：是一种金属元素与另外一种或几种元素，通过熔化或其他方法结
医用高纯不锈钢加工
Ø热加工 Ø冷加工 Ø机械加工 Ø清洗 Ø杀菌 Ø包装
6.5 不锈钢
外科用316L不锈钢在不同加工条件下的标准力学性质
金属材料腐蚀
均匀腐蚀 点腐蚀 电偶腐蚀 缝隙腐蚀 晶间腐蚀 磨蚀 疲劳腐蚀 应力腐蚀
均匀腐蚀：是化学或电化学反应全部在暴露表面上或在大部分表面上均匀 进行的一种腐蚀。
点腐蚀：发生在6金.3属生表物面金某个属局材部料，毒也性就是及说腐在蚀金性属表面出现了微电池作
用，而作为阳极的部位要受到严重的腐蚀。 电偶腐蚀：发生在两个具有不同电极电位的金属配件偶上。缝隙腐蚀是由
其它
钽及其合金、稀土金属、铂族金属、 其它稀有金属Li、V、Ga、Ge、Sn等
生物金属材料要求
n 生物相容性良好 n 足够的机械性能 n 理化性能良好
组织反应：ASTM—F4的 标准是在动物体内埋藏 6月，纤维包膜厚度 <0.03mm为合格。
高度惰性
n 所制成器件符合生物力学要求， 设计合理， 结构简单，
6.4 生物金属材料表面改性
金属表面处理的技术和方法
序号 1

3 4 5 6
物理技术 等离子喷涂技术 离子束注入/常规气相 沉积技术 磁控管溅射技术 激光熔覆涂层技术 微波等离子技术 高温烧结涂层技术
化学方法 溶胶-凝胶法
酸-碱处理法
双氧水处理法 单用酸处理法 单用碱处理法 诱导矿化法
电化学法 电泳法
于环境中化学成分的浓度分布不均匀引起的腐蚀，属闭塞电池腐 蚀，多发生在界面部位。 晶间腐蚀：是发生在材料内部晶粒边界上的一种腐蚀。 磨蚀：是植入器件之间切向反复的相对滑动所造成的表面磨损和腐蚀环境 作用所造成的腐蚀。 疲劳腐蚀：是材料在腐蚀介质中承受某些应力的循环作用所产生的腐蚀。 应力腐蚀：是在应力和腐蚀介质共同作用下出现的一种加速腐蚀的行为。
生物金属材料的制备与加工
第6章 生物金属材料的制备与加工
Ø金属材料制备与加工基础 Ø生物金属材料毒性及腐蚀性 Ø生物金属材料表面改性 Ø不锈钢、钴基合金、钛及其合金等 Ø多孔生物金属材料
6.1 概述
不锈钢 生物金属材钴料基合金
镍钛合金
美国 不锈钢：约75％
钴：约20％ 其余：约 5％(钛及其合金)
合而6成.2的生具物有金金属属特材性料的制物备质。与加工基础
相： 是合金中同一化学成分、同一聚集状态，并以界面相互分开的各 个均匀组成部分。
固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶 格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体。固溶体分 间隙固溶体和置换固溶体两种。
固溶强化：是由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸 变，使固溶体硬度和强度升高的现象。