同时呢，在实践中也同样证明了，钛和钛合金能够适应人体比较苛刻的生理环境，而人体也对钛以及钛合金没有什么排异反应、不会产生凝血或者溶血现象，所以钛和钛合金就成为了十分吸引人的金属生物材料，而目前用的最多的钛和钛合金是工业纯钛，本文则是研究TC20钛合金。

1。2。2钛和钛合金

钛在地壳中的含量是十分丰富的，大概有0。6%之多，在所有的元素中可以排到第9位，是一种过渡的元素，在常用的金属中仅次于铝、铁、镁而排在了第四位。[5、6]我国的钛源十分丰富，总的储量大概有8。7亿吨之多，能够占世界总储存量的60%[7]，分布遍及山西、陕西、四川、河北、广东、广西等二十多个省区。自从一九五八年有关钛的冶炼、加工和分析检验方面的技术得到基本解决后，钛的生产及应用速度大大加快。1959年美国海绵钛年产量为15600吨,钛制品达5140吨[8]。我国从二十世纪六十年代开始钛工业规模生产，目前已形成年产3650吨海绵钛和2800吨型材、400吨钛设备的生产能力，跻身于第五大钛工业国[9]。

纯钛是一种白色的、具有光泽的金属,它的密度为4。5克每立方厘米，熔点可以达到1668±4摄氏度，它的沸点有3553摄氏度。转变时伴随有的相变体膨胀。钛的弹性模量有108。5Gpa,在金属植入关节替代材料中,钛的弹性模量是和人体内的骨组织十分接近的，这样就会有利于减轻金属关节替代材料和人体骨组织之间的所具有的机械不适应性。钛包含有α和β这两种同素异形体,它们有相对而言比较好的韧性以及抗疲劳的能力，这样就算是在有破裂或者具有一定缺陷的情况下也还是需要非常巨大的载荷力才可以让它产生断裂的现象。但是，在这种情况下钛合金化就可以很好的改善材料的加工性能以及能够提高材料的强度，不过这也会一定程度上使断裂韧度产生降低。钛合金指的是日常在钛的基础上再适当的加入一些其他元素而组成的新的合金，由于钛在α和β两种结构上的具有的不同特点，我们在钛基上就增添一些适当的合金元素，从而让它的相变温度以及它的成分和含量慢慢地改变，这样就能够得到不同组织的新的钛合金。因为这些钛合金的基体组织都各不一样，钛合金就能够大致的分类为三大种：α合金、β合金以及（α+β）合金，而在我们国内，就分别用TA、TB、TC三种符号来分别表示，例如TA7、TB2、TC4等等。在如此多的钛合金中，TC20钛合金就具有相对而言比较高的强度以及相对而言比较好的加工性能。TC20钛合金是有着α稳定元素（铝）同时也还有着β稳定元素（钒），如此一来就形成得到了一种（α+β）的两相组织的特殊材料。

1。3生物摩擦学（Biotribology）

生物摩擦学主要是运用物理、数学、材料学等一些学科来研究和生物系统有关的一系列摩擦学上的问题[10,11]。主要的生物摩擦学问题有牙科摩擦学[12]、皮肤摩擦学[13,14]、头发摩擦学[15]、人工心脏瓣膜摩擦学[16]以及人工关节摩擦学[17,18]。生物摩擦学的摩擦副如果被放置在特定的生物环境之中，它的摩擦磨损腐蚀性能就会受到这些特定的影响，而且它的磨损产物同样会对环境造成一定的影响[19,20]。于是乎就有学者采用生理盐水和小牛血清配制关节润滑液，发现生理盐水的减磨效果较差，而小牛血清具有较好，尤其是血清为30%体积浓度时具有优良的减磨效果[21]。由此就可以很明显的看出不同种类的生物环境对生物摩擦学的摩擦副的摩擦磨损腐蚀性能所造成的影响也是不一样的，所以说研究人工关节替代材料的摩擦磨损腐蚀性能能够为医学上的人工关节替代材料的研究和发展提供一定的借鉴。论文网