钛合金医疗零部件 | 钛合金加工在医疗领域中的应用

　　钛合金因其特性在众多工业应用中占据重要地位。由于钛合金具有高耐腐蚀性、低密度、高比强度和低杨氏模量等特性，钛合金已成为医疗设备中不可或缺的生物材料，尤其是在骨科领域。通过铣削、车削和钻孔等传统加工工艺制造钛合金时遇到的问题已广为人知，并得到了广泛研究。低导热性、高化学反应性和高温下的高硬度使其成为难以加工的材料。尽管人们已经对钛合金的加工问题有了广泛的了解，并不断开发技术来克服这些问题，但仍无法像加工其他金属一样加工这种材料。本文基于 Scopus 和 Scholar 2010 年至 2020 年的研究，探讨了与医疗设备制造中使用的钛合金加工相关的主要问题，以及当前为解决这些问题所采取的解决方案。从查阅的研究中可以得出这样的结论：铣削、车削和螺旋铣削的切削速度最高可达 100 米/分钟，钻孔速度最高可达 40 米/分钟。至于进给速度，铣削和螺旋铣削可达 0.1 毫米/齿，车削可达 0.3 毫米/转，钻孔可达 0.1 毫米/转。此外，最小量润滑是缓解钛合金加工问题的有效解决方案。

　　由于钛合金具有优良的特性，其作为生物材料在医疗应用（如骨科和牙科植入物）中的使用越来越普遍。较高的耐腐蚀性、良好的强度重量比、较低的弹性模量、较高的生物相容性和较低的密度使钛合金成为需要可靠性、性能和耐久性的部件的首选。

　　然而，由于钛合金具有低导热性、高硬度和高化学反应性，因此很难加工。这些因素导致切削工具快速磨损、加工区域表面质量差、生产率低，以及与高生产成本相关的不良经济后果。

　　对于骨科植入物来说，用于医疗器械的加工部件的表面质量决定了它们与宿主的兼容性和骨结合性。要达到理想的粗糙度值，从而保证加工部件的质量，必须控制加工参数、切削工具的状态和加工条件。

　　耐腐蚀、耐磨损和耐疲劳性与表面质量直接相关。上述问题是决定植入物在宿主体内寿命长短的决定性因素。

　　本文所介绍的工作的主要动机是对钛合金的可加工性进行最新概述，其中参考了一些基于实验测试的主要和最新研究工作。由于参考实验中使用的切削参数接近或等同于当前生产中使用的参数，这就成为一种优势，因为这样可以缩小实验室研究与工业实践之间的差距。

　　本文首先介绍了钛合金及其作为生物材料的用途。报告了有关铣削、车削、钻孔和螺旋铣削等加工方面的研究工作。此外，还从冷却和润滑的角度探讨了高速加工（HSM）和可持续性问题。最后，基于前面提出的主要方面对这项工作进行了总结。