Tytan i jego stopy
Tytan i jego stopy charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną na obciążenia, twardością i elastycznością oraz najwyższą odpornością korozyjną w wielu środowiskach, w tym także w środowisku tkanek i płynów ustrojowych jak również całkowitą obojętnością biologiczną, która sprzyja osteointegracji. Wyjątkowa tolerancja biologiczna tytanu i jego stopów związana jest z ich wysoką odpornością korozyjną.
W lecznictwie stosowany jest czysty tytan oraz jego stopy, a szczególnie Ti-6Al-4V charakteryzujący się dużą wytrzymałością zmęczeniową. Jednak wykonawstwo uzupełnień ze stopów tytanu wiąże się z pewnymi problemami. Wytrzymałość stopów tytanu (szczególnie wytrzymałość na ścieranie) jest niższa w porównaniu z innymi podstawowymi stopami metali. Również pomimo bardzo wysokiej odporności korozyjnej tytanu i jego stopów, w elektrolitycznym środowisku (ślina, płyny ustrojowe) nie są one wolne od korozji naprężeniowej. To zjawisko jest przyczyną pęknięć korozyjnych wszczepów śródkostnych.
Dlatego prowadzone są badania zmierzające do zwiększenia tak wytrzymałości mechanicznej jak i odporności korozyjnej stopów tytanu. Przyszłością mogą stać się stopy tytanu z niobem (Nb) oraz tantalem (Ta). Przede wszystkim niob, ale także i tantal zwiększają nie tylko wytrzymałość stopów tytanu, lecz podnoszą też ich odporność korozyjną. Obecne prace koncentrują się właśnie nad stopami zawierającymi niob i tantal - pierwiastki o największej, wyższej od tytanu, odporności korozyjnej. Takimi stopami są Ti-6Al-(4-9Nb), Ti-6Al-(3-6)Nb-(1-6)Ta, wytworzone przez modyfikację stopu Ti-6Al-4V.
W wykonawstwie uzupełnień ze stopów tytanu problemem jest także technologia dokonywania odlewów. Tytan i jego stopy wymagają użycia specjalnych urządzeń do odlewów z łukowym źródłem ciepła. Tytan posiada również wysoką temperaturę topnienia (1688*C), łatwo wchodzi w reakcje chemiczne z większością znanych mas ogniotrwałych, a jego stosunkowo niskie ciepło właściwe (szybko stygnie i staje się lepkopłynny) utrudnia wykonanie odlewów. Także bardzo duża reaktywność tytanu i rozpuszczalność w ciekłym tytanie tlenu i azotu, pociąga za sobą konieczność dokonywania odlewów w osłonie gazów obojętnych (argon). Jest to tym bardziej istotne, że tlen, azot, wodór i węgiel pogarszają właściwości mechaniczne stopu, zmniejszając jego plastyczność i zwiększając kruchość. Trudna jest również mechaniczna obróbka wykonanych odlewów tytanowych - konieczne jest użycie narzędzi rotacyjnych, przeznaczonych tylko do obróbki tytanu i jego stopów.
Nie można również zapomnieć o możliwości uszlachetnienia stopów tytanu. W procesach takich jak utlenienie, azotowanie czy implantacja jonów krzemu w powierzchniowej warstwie stopu oraz obróbka termiczna (hartowanie, starzenie) w znacznym stopniu można zwiększyć wytrzymałość stopów i ich odporność korozyjną.
Tytanu i stopy tytanu znajdują zastosowanie w stomatologii do wykonania:
wszczepów śródkostnych (implantów)
ćwieków okołomiazgowych (piny) i wkładów koronowo-korzeniowych (posty)
koron i mostów protetycznych
szkieletów protez