与其他金属合金相比，β-Ti 合金的弹性模量更接近人体骨骼，因此有助于减少应力屏蔽。这一点很重要，因为该合金的弹性模量与骨更相似，可以使力分布更均匀。此外，由于加入了β稳定剂，形成了一层贵重的氧化钛层，因此这些合金表现出良好的耐腐蚀性。这些合金的机械强度和硬度也显著提高。最后，它们还具有较低的细胞毒性和细菌粘附性，这取决于所使用的β稳定剂。

植入物的生产使用了不同的材料，每种材料都有其优点和缺点。

过去，广泛使用金、银和铂等贵金属。然而，由于其成本高昂以及机械性能不足、生物相容性不稳定和制造困难等局限性，这些材料已被更便宜、特性更适合应用的金属材料所取代。

在寻找具有类似性能的替代品时，该行业也转向使用诸如钴铬 (Co-Cr) 合金和不锈钢等贱金属。钴铬合金以其高机械强度和耐磨性、耐腐蚀性而闻名。然而，钴含量会释放有害离子并在某些患者中引起炎症反应。与其他合金相比，不锈钢（尤其是 AISI 316L 型）具有成本效益。然而，在特定的侵蚀性生理条件下，会发生局部腐蚀和侵蚀，导致有毒金属离子的释放。

钛 (Ti) 及其合金因其独特的物理、化学和机械性能组合而得到广泛研究和生物材料应用。这些性能包括耐腐蚀性、高强度重量比、抗疲劳和抗牵引性以及与植入物周围组织的生物相容性，它们与材料的微观和宏观结构密切相关，决定了其在大规模应用中的行为和优化潜力。

具体而言，钛合金根据其多态相分为阿尔法（α）、β（β）和α+β结构，其结构和暴露温度会影响其表现出不同的性能。在这些合金中，Ti-6Al-4V (α+β) 合金在牙科植入物市场中占据主导地位。

β 型钛合金是钛合金的一个子集，其特点是具有独特的微观结构特性和成分。与同时包含 α 相和 β 相的 α-β 钛合金不同，β 型钛合金主要或完全由 β 相组成。该 β 相具有体心立方 (bcc) 晶体结构，在 880 °C 以上的温度下保持稳定。

β 型钛合金的微观结构特点是晶粒不对称，晶粒内呈针状结构。图显示了预合金 β 合金 Ti-35Nb 与双相 α + β 合金 Ti-6Al-4V 的完整结构对比。该图突出了它们之间的微观结构差异，并展示了成分和制造工艺的变化如何影响这些差异，尤其是每种材料中晶粒和晶体相的不同特征。

 (A1) 显示了混合工艺后预合金 Ti-35Nb 粉末的形状。(A2) 显示了同样由 SLM 制造的预合金 Ti-6Al-4V 合金粉末。

(B1) 显示了 Ti-35Nb 的微观结构，其中包含等轴 β 晶粒，没有 α 沉淀物。(B2) 说明了 Ti-6Al-4V 的微观结构，突出显示了针状 α' 马氏体的存在，这是 SLM 工艺过程中快速冷却的结果。

(C1) 显示了 EBSD 分析，揭示了在不同结构方向上形成的柱状和等轴 β 晶粒。(C2) 显示了 Ti-6Al-4V 合金中的二次 α' 马氏体，与一次 α' 马氏体对齐或垂直，以及第三相和第四相的存在。

β 型钛合金的主要优势之一是其独特的机械性能和耐腐蚀性，使其在牙科植入物、航空航天部件和生物医学设备等各种应用中具有极高的应用价值。由于不同相之间不存在微电化学相互作用，与 α+β 合金相比，β 型钛合金有望在人体内提供更优异的耐腐蚀性。

此外，它们具有相当的强度和增强的生物相容性，使其成为稳定性、耐用性和与周围组织的兼容性至关重要的植入物的绝佳选择。

为了实现这样的性能，这些合金可以经过热处理过程，包括在 450° 至 650°C 的温度下进行固溶调节和时效，通过由 β 相到 α 相的部分转变而产生的弥散强化来提高其强度。通过增加β相的比例，这些合金表现出更好的韧性、塑性和时效硬化性，同时伴随弹性模量的降低。

β 型钛合金的杨氏模量较低，与人体骨骼的模量非常接近，可最大程度地减少骨骼的退化和吸收。这一特性可提高种植牙的寿命和成功率。

此外，β型钛合金在增强骨再生和重塑方面显示出良好的前景，有助于假体的有效整合，并降低植入物失败的风险。

它们还能防止与长期健康问题相关的金属离子的释放，从而提供卓越的生物相容性。

此外，这些合金表现出优异的体内骨整合特性，最大限度地降低了其他合金成分可能发生的植入物引起的氧化应激和随后的炎症激活的风险。

由于具有众多优势，并且能够精确控制加工变量，β 型钛合金在结构应用方面引起了人们的极大兴趣。尽管成本相对较高，但它们越来越被认为是替代刚性组织的可行替代品，尤其是在医疗假体和牙科植入物中。这是因为它们具有出色的性能，例如低弹性模量，与骨骼的特性非常相似，非常适合此类应用。

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