Ti-Nb-Ta-Zr계와 같은 β형 티타늄 합금이 뼈를 고정하는 임플란트용으로 개발되어 온 주된 이유는 무엇인가?

정답: A. BCC인 β상을 상온까지 남기면 영률을 Ti-6Al-4V보다 낮출 수 있어 응력 차폐를 줄일 수 있다

티타늄은 저온에서 HCP인 α상, 고온에서 BCC인 β상을 취하며, Nb, Ta, Mo 등 β 안정화 원소를 많이 첨가하면 상온에서도 β상이 남습니다. β형 합금은 영률이 약 55~80 GPa로 α+β형인 Ti-6Al-4V(약 110 GPa)보다 낮고 뼈(약 10~30 GPa)에 가까워지므로 응력 차폐를 줄일 수 있습니다. 또한 Nb, Ta, Zr은 세포 독성이 낮은 것으로 알려져 있어, V나 Al을 사용하지 않아도 되는 이점도 있습니다. HCP인 것은 α상 쪽이며, β상을 HCP라고 하는 것은 결정 구조를 혼동한 것입니다. 임플란트의 강성을 높이는 것은 응력 차폐를 강화하는 방향입니다. β형 합금도 표면에 부동태 피막을 만들어 내식성을 유지하며, 피막이 없어지면 용출이 늘어날 뿐 뼈와의 결합으로는 이어지지 않습니다.