鎳鈦合金是一種形狀記憶合金,形狀記憶合金是能將自身的塑性變形在某一特定溫度下自動恢復(fù)為原始形狀的特種合金。鎳鈦合金是一種形狀記憶合金,形狀記憶合金是能將自身的塑性變形在某一特定溫度下自動恢復(fù)為原始形狀的特種合金。它的伸縮率在20%以上,疲勞壽命達(dá)10^7次,阻尼特性比普通的彈簧高10倍,其耐腐蝕性優(yōu)于目前比較好的醫(yī)用不銹鋼,因此可以滿足各類工程和醫(yī)學(xué)的應(yīng)用需求,是一種非常的功能材料。記憶合金除具有獨特的形狀記憶功能外,還具有耐磨損、抗腐蝕、高阻尼和超彈性等優(yōu)異特點。性能及特性:一)鎳鈦合金的相變與性能顧名思義,鎳鈦合金是由鎳和鈦組成二元合金,由于受到溫度和機(jī)械壓力的改變而存在兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)相,即奧氏體相和馬氏體相。鎳鈦合金冷卻時的相變順序為母相(奧氏體相)-R相-馬氏體相。R相是菱方形,奧氏體是溫度較高(大于同樣地:即奧氏體開始的溫度)的時候,或者去處載荷(外力去除Deactivation)時的狀態(tài),立方體,堅硬,黑龍江比較好的鎳鈦合金。形狀比較穩(wěn)定。而馬氏體相是溫度相對較低(小于Mf:即馬氏體結(jié)束的溫度)或者加載(受到外力活化)時的狀態(tài),六邊形,具有延展性,反復(fù)性,不太穩(wěn)定,較易變形,黑龍江比較好的鎳鈦合金。 六邊形,黑龍江比較好的鎳鈦合金,具有延展性,反復(fù)性,不太穩(wěn)定,較易變形。黑龍江比較好的鎳鈦合金
同時,如何能把使用過的水恢復(fù)到使用前的質(zhì)量,讓它們重返大自然,或者再次供工業(yè)用或家用。也成了急需解決的問題。為了確保有充足的水資源來滿足人類的需要,有專家提出,通過使用含鎳材料,可以淡化海水,把它轉(zhuǎn)變?yōu)榭娠嬘盟凸I(yè)用水。在水資源稀少的地區(qū),人們可以通過含鎳材料制成的水管、閥門和熱交換設(shè)施,把受污染的水、微咸水或海水轉(zhuǎn)變?yōu)榭娠嬘盟。在?yīng)對不斷增長的凈水需求方面,海水淡化發(fā)揮了重要作用。把鹽水轉(zhuǎn)化為可飲用的凈水需要經(jīng)過一個復(fù)雜的工業(yè)過程,海水可以通過反透析技術(shù)實現(xiàn)脫鹽,為人們提供工業(yè)和生活用水,供應(yīng)規(guī)?纱罂尚。目前,約有150個國家正在使用這項技術(shù),全球的海水淡化能力是每天6650萬立方米,預(yù)計在以后還將大幅提高。含鎳材料是海水淡化的理想之選。從1965年起,含鎳不銹鋼就在各大型水處理廠中被廣泛應(yīng)用,發(fā)揮著可靠的作用。由于廢水處理使用的化學(xué)物質(zhì)腐蝕性強(qiáng),所以抗腐蝕性非常強(qiáng)的含鎳不銹鋼便成為優(yōu)先。那些建造于二十世紀(jì)六十年代的不銹鋼管道,目前絕大多數(shù)依然能夠正常運行。除了耐腐蝕性以外,在廢水處理廠中使用含鎳不銹鋼閘閥還擁有其他優(yōu)勢:生命周期成本低,重量輕,易安裝,滲漏率也低。 黑龍江比較好的鎳鈦合金非線性超彈性也稱相變偽彈性。
馬氏體變體之間的界限是滑動的(移動的),它們的位置可能受外部變量的影響:可能重要的是應(yīng)力。這在圖2中示出,其中馬氏體晶體的取向在應(yīng)力的影響下變化,產(chǎn)生變形的平衡,其剪切比較好地適應(yīng)所得應(yīng)變的方向。它是在應(yīng)力下重新定向馬氏體變體的能力。其形成與形狀記憶和超彈性相關(guān)的大的可恢復(fù)應(yīng)變的基礎(chǔ)。這是馬氏體微觀結(jié)構(gòu)的結(jié)果如果合金現(xiàn)在在Af轉(zhuǎn)變溫度范圍之上再加熱(即轉(zhuǎn)變成母相),則這種明顯長久的應(yīng)變將恢復(fù)原狀,恢復(fù)原始的宏觀形狀。這就是所謂的單向記憶效應(yīng)。圖0馬氏體(針狀物)圖1熱彈性馬氏體晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變圖2超彈性材料和形狀記憶材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖3熱記憶和超彈性現(xiàn)象期間的微觀結(jié)構(gòu)變化圖3熱記憶和超彈性現(xiàn)象期間的微觀結(jié)構(gòu)變化。圖4常規(guī)和超彈性合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的比較。問題3:那么這又如何導(dǎo)致熱形狀記憶和超彈性效應(yīng)呢?答案3:單向形狀記憶:發(fā)生的相變可能發(fā)生在熱(即溫度變化)或在應(yīng)力誘導(dǎo)的馬氏體中應(yīng)用套裝。Ms,冷卻時馬氏體轉(zhuǎn)變的開始Mf,用于冷卻時馬氏體轉(zhuǎn)變的完成As,用于加熱時母相轉(zhuǎn)變的開始Af,用于完成加熱時的母相變換圖2c示意性地示出了單程形記憶合金的宏觀響應(yīng)。
醫(yī)用鎳鈦合金支架性能指標(biāo)線圈狀結(jié)構(gòu)支架由鎳鈦合金絲線纏繞而成。支架制作簡單富有彈性,但缺點是強(qiáng)度不足且覆蓋率低,容易產(chǎn)生術(shù)后再狹窄現(xiàn)象,這種方式已逐漸被淘汰。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支架是由鎳鈦合金絲線編織而成,彈性好但強(qiáng)度差且容易產(chǎn)生位移現(xiàn)象,這類支架現(xiàn)在使用也較少。激光切割管狀支架是目前臨床中使用廣的類型,制造方式是激光雕刻,這類支架較好的避免了前兩代技術(shù)的缺點,不存在焊點結(jié)構(gòu)并且與病變管腔之間的接觸為面接觸,對病變管腔內(nèi)壁的作用力較強(qiáng),不易發(fā)生移位現(xiàn)象,同時結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大,壁厚較小。鎳鈦合金自膨脹血管支架的制造技術(shù)仍在繼續(xù)發(fā)展。目前常用鎳鈦合金血管支架制造方式仍存在生產(chǎn)成本高、支架結(jié)構(gòu)設(shè)計受限、難以實現(xiàn)復(fù)雜形狀,并且精度、光潔度等關(guān)鍵性能達(dá)不到等問題。選區(qū)激光熔化作為一種新的鎳鈦合金自膨脹支架增材制造工藝,尚未成為一種成熟的商業(yè)化血管支架制造技術(shù),但科研機(jī)構(gòu)對這一應(yīng)用的研究已開展多年,切入點包括實現(xiàn)更復(fù)雜的設(shè)計與開發(fā)改良的鎳鈦合金粉末材料及其增材制造工藝。3D科學(xué)谷在文末列舉了我國鎳鈦合金血管支架增材制造領(lǐng)域的典型科研成果。 醫(yī)用鎳鈦合金可用來制造心臟封堵器、腎臟微型泵、血管支架、牙齒矯正金屬絲等植入性醫(yī)療器械。
它既可以在超彈性醫(yī)療應(yīng)用中使用。也可以用于大的可恢復(fù)應(yīng)變和恒定應(yīng)力平臺。圖3也可用于解釋超彈性效應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)起源(偽彈性)。當(dāng)鎳鈦合金高于Af溫度時,即當(dāng)它處于母相時,它將顯示出超彈性。這次馬氏體純粹是通過施加應(yīng)力來誘導(dǎo)的。應(yīng)力的施加基本上防止了自適應(yīng)。而是導(dǎo)致優(yōu)先取向的馬氏體與施加的應(yīng)力方向同時并且導(dǎo)致宏觀形狀應(yīng)變。當(dāng)去除應(yīng)力時,馬氏體變得熱力學(xué)不穩(wěn)定,并且馬氏體變體收縮回母相,從而恢復(fù)合金的原始形狀。合金選擇和制造問題:什么控制鎳鈦諾是否顯示超彈性或熱形狀記憶以及我們應(yīng)該選擇哪種形式?答案:如本文前面所述,鎳鈦合金的成分范圍非常小。本質(zhì)上,成分比例決定組件是否超彈性或熱單向記憶。組成差異為%可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)變溫度變?yōu)?0℃;旧湘嚭吭礁,轉(zhuǎn)變溫度越低,因此超彈”星”將由鎳含量稍高的鎳鈦合金線制成。使用熱處理可以精細(xì)調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)化溫度,這將在后面的部分中解釋。除了有意改變成分外,合金中的雜質(zhì)也可能影響轉(zhuǎn)變溫度。諸如碳和氧的雜質(zhì)與鈦結(jié)合,導(dǎo)致塊狀合金中的鈦耗盡,因此轉(zhuǎn)變溫度降低。 醫(yī)用鎳鈦合金也可用作3D打印醫(yī)用材料,制成粉末用來生產(chǎn)新型醫(yī)療器械。黑龍江比較好的鎳鈦合金
醫(yī)用鎳鈦合金縫合線可用于皮內(nèi)縫合、肌肉捆扎等方面,不僅可用于手術(shù)中,還可用于醫(yī)美領(lǐng)域。黑龍江比較好的鎳鈦合金
鎳與減緩水耗如果要增加水供應(yīng)量的話。很重要的一點就是要減少水耗并提高現(xiàn)有的供水效率。飲用水在輸送過程中的水耗是驚人的,在歐洲的部分老城區(qū)。供水主管道可能已經(jīng)有幾百年歷史了,水管滲漏會讓飲用凈水耗損高達(dá)50%,這就增加了成本。在水配送系統(tǒng)中使用含鎳材料,不但能保證用戶的用水安全,也為水務(wù)部門、供水企業(yè)和建筑運營商提供了一套實惠、高效、低維護(hù)的基礎(chǔ)設(shè)施。不銹鋼持久耐用,抗腐蝕性強(qiáng),能消除滲漏隱患和降低維護(hù)需求。使用含鎳材料能夠防止水管和閥門發(fā)生滲漏,從而減少水耗。同時,含鎳不銹鋼水管能輕易地插入舊式主水管內(nèi)部,它的強(qiáng)度足以承受地面沉降和地震的沖擊,使用壽命至少可達(dá)100年。在高樓內(nèi)輸送飲用水和消防用水的水管系統(tǒng)都必須滿足特殊要求。這些系統(tǒng)不僅要能承受高壓,而且還要適應(yīng)因地震和風(fēng)力造成的樓體擺動。隨著大樓越蓋越高,工程師們正開始使用含鎳不銹鋼管道系統(tǒng)來滿足各方面的需求。與傳統(tǒng)的水管系統(tǒng)相比,含鎳不銹鋼水管系統(tǒng)強(qiáng)度高,耐腐蝕力強(qiáng),在高樓的使用壽命更長,維修需求更小,能在100多年內(nèi)保證系統(tǒng)的嚴(yán)密性。位于中國臺灣的臺北金融中心是世界上第三高的建筑物,這座大樓在2004年落成,樓高101層,總高度509米。 黑龍江比較好的鎳鈦合金
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