کاربرد آلیاژ تیتانیوم در درمان پزشکی

آلیاژ تیتانیوم آلیاژی است که از تیتانیوم و سایر عناصر فلزی مانند آلومینیوم، مولیبدن، زیرکونیوم، آهن، نیکل و غیره تشکیل شده است که به طور گسترده در هوافضا، خودروسازی، تجهیزات پزشکی، تجهیزات ورزشی، صنایع شیمیایی و سایر زمینه ها استفاده می شود. آلیاژ تیتانیوم قوی‌تر، مقاوم‌تر در برابر خوردگی، سبک‌تر و بادوام‌تر از تیتانیوم خالص است. بنابراین، به طور گسترده ای در زمینه های مختلف استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی بالا و شرایط دمای بالا استفاده می شود.

آلیاژهای تیتانیوم از پرکاربردترین فلزات در جهان هستند. آنها طیف گسترده ای از کاربردها، از هوافضا تا مهندسی زیست پزشکی را دارند و به دلیل نسبت مقاومت به وزن عالی، مقاومت در برابر خوردگی بالا و زیست سازگاری شناخته شده اند. در این مقاله به بررسی انواع مختلف آلیاژهای تیتانیوم و خواص منحصر به فرد آن ها می پردازیم.

1. تیتانیوم خالص تجاری (درجه 1-4)
تیتانیوم خالص تجاری نوعی تیتانیوم بدون آلیاژ است که از ۹۹ درصد تیتانیوم و مقادیر کمی از عناصر دیگر مانند آهن، اکسیژن، کربن و نیتروژن تشکیل شده است. این نوع تیتانیوم به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی، شکل پذیری بالا و چگالی کم شناخته شده است. این نوع تیتانیوم در تولید تجهیزات پردازش شیمیایی، مخازن برودتی و مبدل های حرارتی استفاده می شود.

2. آلیاژهای آلفا (درجه 5 و 9)
آلیاژهای آلفا تیتانیوم از تیتانیوم خالص با مقادیر کمی عناصر تثبیت کننده آلفا مانند آلومینیوم و اکسیژن تشکیل شده اند. این آلیاژها به دلیل نسبت مقاومت به وزن عالی، مقاومت در برابر خستگی بالا و مقاومت در برابر خوردگی خوب شناخته شده اند. گرید 5 و 9 متداول ترین آلیاژهای تیتانیوم هستند که در تولید قطعات هوافضا، ایمپلنت های زیست پزشکی و تجهیزات دریایی استفاده می شوند.

3. آلیاژهای آلفا-بتا (درجه 6، 7، 19، و 23)
آلیاژهای آلفا-بتا تیتانیوم از عناصر تثبیت کننده آلفا و بتا مانند آلومینیوم، وانادیم و مولیبدن تشکیل شده اند. این آلیاژها دارای خواص مکانیکی عالی مانند استحکام بالا، شکل پذیری، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش هستند. آنها در تولید موتور هواپیما، توربین های گازی و دستگاه های مصنوعی استفاده می شوند.

4. آلیاژهای بتا (درجه 12، 21)
آلیاژهای بتا تیتانیوم از تیتانیوم خالص با مقادیر کمی از عناصر تثبیت کننده بتا مانند مولیبدن، وانادیوم و کروم تشکیل شده اند. این آلیاژها دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی، نسبت استحکام به وزن بالا و شکل پذیری خوب هستند. آنها در تولید فنرها، قطعات خودرو و تجهیزات ورزشی استفاده می شوند.

در صنعت تجهیزات پزشکی، آلیاژ تیتانیوم به دلیل غیر سمی بودن، زیست سازگاری، غیر مغناطیسی و مقاومت در برابر خوردگی به طور فزاینده ای محبوب می شود. آلیاژ تیتانیوم به یکی از بهترین جایگزین ها برای استخوان تبدیل شده است و تعداد زیادی از گیاهان و ایمپلنت های ارتوپدی در آلیاژ تیتانیوم استفاده می شود.

1. تعمیر مفصل مصنوعی
آلیاژ تیتانیوم معمولا برای ساخت مفاصل مصنوعی مانند باسن مصنوعی، زانو مصنوعی، شانه مصنوعی و غیره استفاده می شود. در مقایسه با مواد سنتی مانند فولاد ضد زنگ و پلی اتیلن با چگالی بالا، زیست سازگاری بهتر و عمر طولانی تری دارد و می تواند بهتر با رشد طبیعی بدن سازگار شود.

2. ساخت انواع ابزار جراحی
آلیاژ تیتانیوم همچنین به طور گسترده ای در ساخت ابزارهای جراحی مانند پنس جراحی، قلاب های جراحی و چکش های جراحی استفاده می شود. ساخت این دستگاه ها به موادی با استحکام، سختی و دقت بالا نیاز دارد و آلیاژ تیتانیوم این الزامات را برآورده می کند.

3. مواد ترمیم استخوان
آلیاژ تیتانیوم را می توان برای ساخت مواد ترمیم استخوان مصنوعی، مانند جایگزینی مفصل مصنوعی، صفحات استخوانی، پیچ های استخوانی و غیره استفاده کرد. این آلیاژ زیست سازگاری خوبی دارد و می تواند برای بهبود زخم به بافت های انسانی متصل شود.

4. درمان پزشکی خاص
آلیاژ تیتانیوم همچنین می تواند در درمان های پزشکی تخصصی مانند پیوند مغز استخوان و پرتودرمانی استفاده شود. در این درمان‌ها، می‌توان از مواد آلیاژ تیتانیوم برای ایجاد استنت یا سایر وسایل کمکی که بافت انسانی را در جای خود نگه می‌دارد، استفاده کرد.