Đầu tiên, khả năng tương thích sinh học kém. So với mô đun đàn hồi của mô xương, mô đun đàn hồi của hợp kim titan gấp khoảng 4 đến 10 lần so với mô xương. Sau khi cấy ghép, dễ tạo ra hiệu ứng “che chắn căng thẳng”. Các tính chất cơ học ở bề mặt tiếp xúc không khớp và không thể tạo thành lực mạnh với xương. Sự kết hợp hóa học chỉ là sự kết hợp cơ học, có thể dễ dàng tách ra khỏi mô xương chủ xung quanh và gây lỏng lẻo, dẫn đến thất bại trong việc cấy ghép.
Thứ hai, khả năng chống mài mòn tương đối kém. Hợp kim titan có hệ số ma sát lớn. Sau khi được cấy ghép vào cơ thể con người, một lượng lớn hao mòn do ma sát và mài mòn, dẫn đến vỡ màng thụ động, phản ứng sinh học ở các mô xung quanh, dẫn đến các tình trạng viêm nhiễm khác nhau, ức chế sự tăng sinh của các nguyên bào xương và gây ra tổn thương xương. Việc tái cấu trúc vô tổ chức và khả năng tiêu xương kém có thể gây ra tình trạng lỏng lẻo của cấy ghép và cuối cùng dẫn đến thất bại trong cấy ghép. Thứ ba, cần cải thiện khả năng chống ăn mòn của vật liệu y tế hợp kim titan.
Trong điều kiện tự nhiên, bề mặt hợp kim titan phản ứng nhanh với oxy tạo thành màng oxit dày đặc. Lớp màng oxit này có thể tồn tại ổn định lâu dài trong điều kiện tự nhiên và ngăn cản phản ứng giữa hợp kim titan với không khí hoặc nước. Sau khi phân tích, người ta kết luận rằng hợp kim Titan có khả năng chống ăn mòn tốt trong điều kiện tự nhiên. Tuy nhiên, trong cơ thể con người phức tạp hơn, khi vật liệu hợp kim titan bị chất dịch cơ thể ăn mòn, màng oxit bề mặt dễ bị bong tróc hoặc hòa tan, hiệu suất mỏi bị suy giảm và các chất độc hại Al, V, v.v. được cấy ghép sẽ xâm nhập chậm trong thời kỳ U. Trong cơ thể, các nguyên tố Al và V có độc tính tế bào nhất định, có thể ngăn cản sự hình thành apatit trên bề mặt mô xương và có tác dụng phụ đối với cơ thể con người.
Để giải quyết các vấn đề ứng dụng nêu trên, người ta thường giải quyết chúng theo hai cách để cải thiện hiệu suất ứng dụng toàn diện của hợp kim titan y tế: Thứ nhất, cải thiện hiệu suất ứng dụng của nó thông qua thiết kế thành phần hợp kim và điều chỉnh cấu trúc vật liệu kim loại. Thứ hai, bằng cách thay đổi tính chất bề mặt của vật liệu titan và hợp kim titan. Hiện nay, việc biến đổi bề mặt của hợp kim titan đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng trong lĩnh vực y sinh. Việc sửa đổi bề mặt không chỉ duy trì các đặc tính cơ học và sinh học tuyệt vời của vật liệu nền mà còn cải thiện đáng kể hiệu suất lâm sàng của nó.
