Défis actuels des alliages de titane dans les implants médicaux

L'application de matériaux d'implants métalliques en vrac doit être consciente des problèmes de résorption osseuse et de descellement de l'implant.

Par conséquent, il est crucial de développer des implants qui peuvent fonctionner dans le corps humain pendant de longues périodes sans nécessiter de nouvelle intervention chirurgicale. Les alliages de titane médicaux poreux sont devenus les matériaux les plus prometteurs pour les applications en raison de leur légèreté, de leur résistance, de leur faible module élastique, de leur résistance à la corrosion et de leur biocompatibilité. Cependant, les prothèses de hanche en alliage de titane ont des problèmes avec les mécanismes de fatigue qui entraînent une fracture de surface de près de 90 % et peuvent également échouer en raison de la fatigue due à la corrosion.

Par conséquent, les chercheurs ont amélioré la résistance à la fatigue et la durée de vie des échafaudages antibactériens et poreux en ajoutant des éléments de cuivre à l'alliage de titane. Ils ont préparé du Ti6Al4V poreux contenant du Cu à l'aide d'une fusion sélective au laser et ont étudié son comportement à la corrosion et à la fatigue dans l'air et une solution de NaCl à 0,9 % en poids. Il a été constaté que la précipitation de la phase Ti2Cu entraînait une résistance à la fatigue plus élevée et une durée de vie plus longue du Ti6Al4V-6Cu poreux.

Cette étude a utilisé la technologie de fabrication additive pour préparer des échantillons d'alliage poreux Ti6Al4V-6Cu, et a exploré ses propriétés statiques et de fatigue et son comportement à la fatigue dans un environnement corrosif. Les résultats de la recherche montrent que l'alliage Ti6Al4V-6Cu a de meilleures propriétés de compression statique que l'alliage pur Ti6Al4V, en particulier la résistance à la compression, qui est de 1,43 fois celle de l'alliage Ti6Al4V. Dans les essais de fatigue, la position du point d'initiation de la fissure est affectée par le cycle de fatigue, c'est-à-dire que l'initiation de la fissure est plus rapide dans un état de contrainte élevée. Dans l'environnement corrosif contenant 0,9 % en poids de NaCl, le principal mécanisme de défaillance du Ti6Al4V-6Cu est la fracture intergranulaire et le mode de fracture transgranulaire partielle, qui est attribué à la croissance accélérée des fissures due à la fatigue par corrosion. En résumé, l'échantillon poreux Ti6Al4V-6Cu a une durée de vie plus longue que l'échantillon d'alliage Ti6Al4V en raison de l'effet de la croissance des fissures de fatigue en zigzag et de la phase Ti2Cu précipitée près des joints de grains.