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05-08

镍钛合金丝材料厂为您介绍形状记忆合金的知识

能源开发是形状记忆合金的一个重要应用领域。今天,镍钛合金丝材料厂为您介绍形状记忆合金的知识,大家一起来了解一下吧!
04-26

记忆合金的起源

  1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应,即合金的形状被改变之后,一旦加热到一定的跃变温度时,它又可以魔术般地变回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为"神奇的功能材料"。 1963年,美国海军军械研究所的比勒在研究工作中发现,在高于室温较多的某温度范围内,把一种镍-钛合金丝烧成弹簧,然后在冷水中把它拉直或铸成正方形、三角形等形状,再放在40 ℃以上的热水中,该合金丝就恢复成原来的弹簧形状。后来陆续发现,某些其他合金也有类似的功能。这一类合金被称为形状记忆合金。每种以一定元素按一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度;在这一温度以上将该合金加工成一定的形状,然后将其冷却到转变温度以下,人为地改变其形状后再加热到转变温度以上,该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工成的形状   早在华夏民族秦朝就存在有记忆金属 比如说:秦剑 越王勾践。   1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应,即合金的形状被改变之后,一旦加热到一定的跃变温度时,它又可以魔术般地变回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为"神奇的功能材料"。   1963年,美国海军军械研究所的比勒在研究工作中发现,在高于室温较多的某温度范围内,把一种镍-钛合金丝烧成弹簧,然后在冷水中把它拉直或铸成正方形、三角形等形状,再放在40 ℃以上的热水中,该合金丝就恢复成原来的弹簧形状。后来陆续发现,某些其他合金也有类似的功能。这一类合金被称为形状记忆合金。每种以一定元素按一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度;在这一温度以上将该合金加工成一定的形状,然后将其冷却到转变温度以下,人为地改变其形状后再加热到转变温度以上,该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工成的形状。   1969年,镍--钛合金的“形状记忆效应”首次在工业上应用。人们采用了一种与众不同的管道接头装置。为了将两根需要对接的金属管连接,选用转变温度低于使用温度的某种形状记忆合金,在高于其转变温度的条件下,做成内径比待对接管子外径略微小一点的短管(作接头用),然后在低于其转变温度下将其内径稍加扩大,再把连接好的管道放到该接头的转变温度时,接头就自动收缩而扣紧被接管道,形成牢固紧密的连接。美国在某种喷气式战斗机的油压系统中便使用了一种镍-钛合金接头,从未发生过漏油、脱落或破损事故。   1969年7月20日,美国宇航员乘坐“阿波罗”11号登月舱在月球上首次留下了人类的脚印,并通过一个直径数米的半球形天线传输月球和地球之间的信息。这个庞然大物般的天线是怎么被带到月球上的呢?就是用一种形状记忆合金材料,先在其转变温度以上按预定要求做好,然后降低温度把它压成一团,装进登月舱带上天去。放置于月球后,在阳光照射下,达到该合金的转变温度,天线“记”起了自己的本来面貌,变成一个巨大的半球。   科学家在镍-钛合金中添加其他元素,进一步研究开发了钦镍铜、钛镍铁、钛镍铬等新的镍钛系形状记忆合金;除此以外还有其他种类的形状记忆合金,如:铜镍系合金、铜铝系合金、铜锌系合金、铁系合金(Fe-Mn-Si, Fe-Pd)等。   形状记忆合金在生物工程、医药、能源和自动化等方面也都有广阔的应用前景。
04-24

记忆合金的用途

  记忆合金,由于她有着百万次以上的回复能力,所以很多人叫它为“有生命的合金”正是因为记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。   机械上的用途   记忆合金应用十分广泛。比如机械上的固紧销、管接头,电子仪器设备上的火灾报警器、插接件、集成电路的钎焊,医疗上的人造心瓣膜、脊椎矫正棍、头颅骨修补整形、口腔牙齿矫形和颌骨修补手术等。它还将在通讯卫星、彩色电视机、温度控制器以及玩具等方面发挥神奇的效能,也将成为现代航海、航空、航天、交通运输、轻纺等各条战线上的新型材料记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约 4%,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头,多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏,用记忆合金配件修复起来,十分方便。在一些施工不便的部位,用记忆合金制成销钉,装入孔内加热,其尾端自动分开卷曲,形成单面装配件。   医疗上的用途   记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能将两段断骨固定,而且在恢复原形状的过程中产生压缩力,迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝,结扎脑动脉瘤和输精管的长夹,脊柱矫直用的支板等,都是在植入人体内后靠体温的作用启动,血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后,会逐渐恢复成网状,从而阻止 95%的凝血块流向心脏和肺部。   人工心脏是一种结构更加复杂的脏器,用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合,可以模仿心室收缩运动。现在泵送水已取得成功。   由于记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。   航天技术应用   记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中。1969年7月20日,“阿波罗”11号登月舱在月球着陆,实现了人类第一次登月旅行的梦想。宇航员登月后,在月球上放置了一个半球形的直径数米大的天线,用以向地球发送和接受信息。数米大的天线装在小小的登月舱里送上了太空。天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好,然后降低温度把它压成一团,装进登月舱带上天去。放到月面上以后,在阳光照射下温度升高,当达到转变温度时,天线又“记”起了自己的本来面貌,变成一个巨大的半球形。   更多用途   目前,形状记忆效应和超弹性已广泛用于医学和生活各个领域。如制造血栓过滤器、脊柱矫形棒、接骨板、人工关节、妇女胸罩、人造心脏等等。还可以广泛地应用于各种自动调节和控制装置。形状记忆薄膜和细丝可能成为未来超微型机械手和机器人的理想材料。特别是它的质轻、高强度和耐蚀性使它备受各个领域青睐。。   将一个预先作好“ICE”形状之镍钛合金,不小心拉坏其形状后,只要在热水中浸泡一下,立即恢复原来形状。   预先作好形状镍钛各一半混合之合金,在摄氏四百度高温下很慢的锻烧十分钟,即可永久保持此一形状(此时称为高温相沃斯田铁态austenite form)。   主要原因为其结晶在慢慢的加温过程中,每一个金属原子会有充分的时间填满每一个空隙,此时它的排列组合是最紧密的,这样的合金固体商业名称即为记忆合金。记忆合金如果因为任何外在因素而产生变形(可任意扭曲变形的组态称为麻田散铁态martensitic),亦即产生结晶形状空隙,稍微加热超过相变温度(transformation temperature)时即可填满空隙,亦即恢复原状,此过程称为形状记忆。   形状记忆金属脊柱矫形内固定器
04-24

记忆合金高科技应用展望

  20世纪是机电学的时代。传感—集成电路—驱动是最典型的机械电子控制系统,但复杂而庞大。形状记忆材料兼有传感和驱动的双重功能,可以实现控制系统的微型化和智能化,如全息机器人、毫米级超微型机械手等。21世纪将成为材料电子学的时代。形状记忆合金的机器人的动作除温度外不受任何环境条件的影响,可望在反应堆、加速器、太空实验室等高技术领域大显身手。   记忆合金谈到合金,当然要讲最有趣的合金--记忆合金。金属具有记忆,是一个偶然的发现:60年代初,美国海军的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验,他们发现这些合金丝弯弯曲曲,使用起来很不方便,于是就把这些合金丝一根根拉直。在试验过程中,奇怪的现象发生了,他们发现,当温度升到一定的数值时,这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态,他们是善于观察的有心人,又反复做了多次试验,结果证实了这些细丝确实具有"记忆"。   美国海军研究所的这一发现,引起了科学界的极大兴趣,大量科学家对此进行了深入的研究。发现铜锌合金、铜铝镍合金、铜钼镍合金、铜金锌合金等也都具有这种奇特的本领。人们可以在一定的范围内,根据需要改变这些合金的形状,到了某一特定的温度,它们就自动恢复到自己原来的形状,而且这“改变--恢复”可以多次重复进行,不管怎么改变,它们总是能记忆自己当时的形状,到了这一温度,就丝毫不差地原形再现。人们把这种现象叫作形状记忆效应,把具有这种形状记忆效应的金属叫作形状记忆合金,简称记忆合金。   为什么这些合金能具有这种形状记忆效应?它们是怎样记住自己的原形?用一般金属键理论、自由电子理论是难以解释合金的这种记忆效应的。记忆合金在一定的温度条件下能回复到原形,为核外电子的运动--随温度变化的运动,提供了绝佳的例证。正是由于合金的形成是在高温条件下液态金属的互熔,由于液态金属的结构元排异,导致了这种元素的结构元与另一种金属的结构元相互均布,凝固后,其微观结构是不同种类的结构元成比例的有序排列,电磁力是构成合金物体的主要内聚力。   电磁力是由价和电子的运转所形成,而电子的运转速率随温度条件而变化的,所以,物体内的电磁力(大小、方向、作用点)也是随温度条件而变化。由此导致了金属物体的内力随温度条件而变化,只是这些变化在小温差范围内不明显,只有在较大温度变化(几百摄氏度)时才有表现。一般金属在受力后,能产生塑性变形,如一根铁丝被折弯了,在折弯部位,电磁力受到外力的干扰,导致产生电磁力的价和电子的运转平面作出微量调整,一次塑性变形就完成了。   记忆合金由于是不同种类的结构元相互掺和均布,尽管结构元的个子、电磁力的大小不同,但各自都加快了自身的价和运转,在一定的温度条件下相邻相安。在受到外力后,电磁力受到外力的干扰,价和电子的运转平面作出微量角度调整,物体产生塑性变形,在此塑性变形中,部分调整后的价和电子的运转是不舒展的。当温度条件变化时价和电子的速率随之变化,当温度回复到相安舒展的(转变温度)条件时,不舒展的价和电子的运转立即回复到当时的速率,电磁力随之发生变化,使相邻结构元的价和运转也都作出相应的调整,全部回复到原来的舒展状态,于是整个物体也都回复到了原来的状态。这就是记忆合金的记忆过程。   其实,金属的记忆早就被发现:把一根直铁丝弯成直角(90°),一松开,它就要回复一点,形成大于90°的角度。把一根弯铁丝调直,必须把它折到超过180°后再松开,这样它就能正好回复到直线状态,这就是中国成语中所讲的矫枉过正。还有记忆力更好的合金就是弹簧,(这里所说的是钢制弹簧,钢是铁碳合金)弹簧牢牢地记住了自己的形状,外力一撤除,马上回复到自己的原来的样子,只是弹簧的记忆温度很宽,不像记忆合金这样有一个特定的转变温度,从而有了一些特别的功用。   利用记忆合金在特定温度下的形变功能,可以制作多种温控器件,可以制作温控电路、温控阀门,温控的管道连接。人们已经利用记忆合金制作了自动的消防龙头--失火温度升高,记忆合金变形,使阀门开启,喷水救火。制作了机械零件的连接、管道的连接,飞机的空中加油的接口处就是利用了记忆合金--两机油管套结后,利用电加热改变温度,接口处记忆合金变形,使接口紧密滴水(油)不漏。制作了宇宙空间站的面积几百平米的自展天线--先在地面上制成大面积的抛物线形或平面天线,折叠成一团,用飞船带到太空,温度转变,自展成原来的大面积和形状。   记忆合金目前已发展到几十种,在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着用途,而且发展趋势十分可观,它将大展宏图、造福于人类。形状记忆合金的研究、发现至今为止已有十几种记忆合金体系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。
04-25

镍钛记忆合金在医疗行业推广和运用

  镍钛合金是一种形状记忆合金,形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。它的伸缩率在20%以上,疲劳寿命达1*10的7次方,阻尼特性比普通的弹簧高10倍,其耐腐蚀性优于目前最好的医用不锈钢,因此可以满足各类工程和医学的应用需求,是一种非常优秀的功能材料。   记忆合金除具有独特的形状记忆功能外,还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等优异特点。   镍钛合金的特殊性能   1、形状记忆特性(shape memory) 形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后,将马氏体在Mf以下温度形变,经加热至Af温度以下,伴随逆相变,材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。   2、超弹性(superelastic) 所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变,在卸载时应变可自动恢复的现象。即在母相状态下,由于外加应力的作用,导致应力诱发马氏体相变发生,从而合金表现出不同于普通材料的力学行为,它的弹性极限远远大于普通材料,并且不再遵守虎克定律。和形状记忆特性相比,超弹性没有热参与。总而言之,超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大,可将超弹性分为线性超弹性和非线性超弹性两类。前者的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果,因此非线性超弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右。 镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化而改变,当弓丝被加热到400oC以上时,超弹性开始下降。   3、口腔内温度变化敏感性:不锈钢丝和CoCr合金牙齿矫形丝的矫治力基本不受口腔内温度的影响。超弹性镍钛合金牙齿矫形丝的矫治力随口腔温度的变化而变化。当变形量一定时。温度升高,矫治力增加。一方面,它可以加速牙齿的运动,这是因为口腔内的温度变化会刺激由于矫治器件造成造成毛细滞息的血流停滞部位的血液流动,从而使得在牙齿移动过程中修复细胞得到充分营养,维持其生机和正常功能。另一方面,正畸医生无法精确控制或测量口腔环境下的矫治力。   4、抗腐蚀性能:有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝相仿   5、抗毒性:镍钛形状记忆合金特殊的化学组成,即这是一种镍钛等原子合金,含约50%的镍,而已知镍有致癌和促癌作用。一般情况情况下,表面层钛氧化充当了一种屏障,使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性。表面层的TiXOy和TixNiOy能抑制Ni的释放。   6、柔和的矫治力:目前商业上应用的牙齿矫形金属丝包括奥氏体不锈钢丝、钴-铬-镍合金丝、镍铬合金丝、澳大利亚合金丝、金合金丝和?钛合金丝。关于这些正畸矫正金属丝在拉伸试验和三点弯曲试验条件的载荷-位移曲线。镍钛合金的卸载曲线平台最低也最平,说明它最能提供持久柔和的矫治力。   7、良好的减震特性:由于咀嚼及夜磨牙对于弓丝造成的震动越大,对牙根及牙周组织的损害越大。通过不同弓丝衰减实验的结果研究发现,不锈钢丝震动的振幅比超弹性镍钛丝大,超弹性镍钛弓丝初始震动振幅仅为不锈钢丝的一半,弓丝良好的震动和减震特性对于牙齿的健康很重要,而传统弓丝如不锈钢丝,有加重牙根吸收的倾向。   镍钛合金丝的临床应用:   1、用于患者牙列的早期排齐整平由于镍钛合金弓丝的超弹性和形状记忆性能以及较低的应力-应变曲线,目前临床上常规将镍钛合金弓丝作为最初期纳入矫治体系的弓丝,这样,患者的不适感会大大减低。由于目前存在几种不同直丝弓矫治技术,MBT技术推荐使用0.016英寸热激活镍钛合金弓丝(HANT丝),DEMON自锁托槽技术推荐使用由Omcro公司生产的含铜的热激活镍钛合金弓丝(相变温度大概在40度左右),O-PAK矫治技术推荐使用0.016英寸超弹性镍钛合金弓丝用于早期排齐整平。   2、镍钛弹簧:镍钛推簧与拉簧是一种用于牙齿正畸的弹簧,具有镍钛超弹性的特别,适合于正畸矫治开拓牙齿间的间隙和向不同方向牵拉牙齿。镍钛螺旋弹簧伸长1mm可产生大约50g的力。镍钛螺旋弹簧具有很高的弹性性能,在拉伸状态下可产生较为柔和、稳定的持续力。力的衰减很小,能产生符合临床移动牙齿所需的较理想的正畸力。符合生理要求。镍钛丝拉簧的高弹性、永久变形率极低,与相同直径的不锈钢丝相比,其释放的矫治力相差3.5-4倍。故在正畸矫治应用中,患者不仅疼痛轻,感觉力量柔和持久,且复诊时间减少,缩短了疗程,提高了疗效,是正畸治疗中的一种新的优良的力学装置。   3、L-H弓丝是日本的Dr.Soma等研究开发的,由Tomy公司生产。"LH"是名自"LowHysteresis",也就是说,当此弓丝被结扎到托槽上时,即弓丝被激活时产生的应力和移动牙齿时即弓丝慢慢恢复原状时产生的应力的差距很小。即滞后很小。SOMA等比较了LH弓丝和其他镍钛合金丝的应力应变曲线,L-H弓丝的滞后范围最小,这一特性使弓丝有低载荷和持续轻力的优势,同时该曲线初始斜度低,说明该弓丝刚度低,其余类型的镍钛合金弓丝的滞后曲线表明其刚性较大,显然L-H弓丝有明显的机械学优势。由于LH丝镍钛成分中钛的含量比例较一般镍钛弓丝高,因此将其称之为钛镍丝,并有实验证明其吸震效果较强。LH镍钛丝的另一个特点是可以弯制,并可以用热处理仪器加热定型,因此LH镍钛丝也可以从排齐整平、打开咬合到关闭间隙,以及最后的完成阶段,上下各一条弓丝即可以完成治疗,只要每一个阶段将弓丝取出弯好所需的形状,再用热处理仪器将之定形,加强硬度即可。目前在临床上使用L-H弓丝进行扩弓治疗,矫治开颌、偏颌以及反颌,因其力量的持续稳定和柔和,效果较好。同时常常配合使用J钩来改善弓丝较软的不足。虽然MEAW技术对于矫治以上错颌也有理想的效果,但繁复的弓丝弯制常使许多医师望而却步。因此有些医师改采用与力学系统类似的摇椅型镍钛弓丝加上前牙垂直牵引,虽然这样也有类似的效果,但总觉得与MEAW比较时,各个独立的牙移动的方面不如MEAW技术,原因在于摇椅型镍钛丝是一条连续的弓丝,并且亦没有办法弯折。因此,托槽粘接的角度与弓丝的摇椅曲度决定了每一颗牙齿的角度,不像MEAW技术中每一个牙齿的角度较有个别调整的空间。使用LH镍钛弯上摇椅,再用弓丝成形器在口内弯折后倾弯或者前倾弯,效果相当理想。
04-23

什么是记忆合金

  形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的合金。   记忆合金除具有独特的形状记忆功能外,还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等优异特点。伸缩率在20%以上。疲劳寿命达107次,阻尼特性比普通的弹簧高10倍,其耐腐蚀性优于目前较好的医用不锈钢,因此可以满足各类工程和医学的应用需求,是一种非常优秀的功能材料。   生产可应用于眼镜腿、妇女文胸、手机天线、妇女节育环、牙弓丝、仪器仪表等领域的高品质记忆合金丝。   1963年,美国海军军械研究室在一项试验中需要一些镍钛合金丝,他们领回来的合金丝都是弯弯曲曲的。为了使用方便,于是就将这些弯弯曲曲的细丝一根根地拉直后使用。   在后续试验中一种奇怪的现象出现了:当温度升到一定值的时候,这些已经被拉得笔直的合金丝,突然又魔术般地迅速恢复到原来弯弯曲曲的形状,而且和原来的形状丝毫不差。再反复多次试验,每次结果都完全一致,被拉直的合金丝只要达到一定温度,便立即恢复到原来那种弯弯曲曲的模样。   就好像在从前被“冻”得失去知觉时被人们改变了形状,而当温度升高到一定值的时候,它们突然“苏醒”过来了,又“记忆”起了自己原来的模样,于是便不顾一切地恢复了自己的“本来面目”。   镍-钛合金在40oC以上和40oC以下的晶体结构是不同的,但温度在40oC上下变化时,合金就会收缩或膨胀,使得它的形态发生变化。这里,40oC就是镍-钛记忆合金的“变态温度”。各种合金都有自己的变态温度。   记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约 4%,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合。   美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头,多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏,用记忆合金配件修复起来,十分方便。在一些施工不便的部位,用记忆合金制成销钉,装入孔内加热,其尾端自动分开卷曲,形成单面装配件。   记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制,已制成室温自动开闭臂,能在阳光照耀的白天打开通风窗,晚间室温下降时自动关闭。   记忆合金热机的设计方案也不少,它们都能在具有低温差的两种介质间工作,从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高,只有 4%~6%,有待于进一步改进。   记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。   例如接骨用的骨板,不但能将两段断骨固定,而且在恢复原形状的过程中产生压缩力,迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝,结扎脑动脉瘤和输精管的长夹,脊柱矫直用的支板等,都是在植入人体内后靠体温的作用启动,血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后,会逐渐恢复成网状,从而阻止 95%的凝血块流向心脏和肺部。   人工心脏是一种结构更加复杂的脏器,用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合,可以模仿心室收缩运动。现在泵送水已取得成功。由于记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。
04-23

镍钛合金管的医学应用

  镍钛合金管的医学应用   镍钛合金管是一种金属间化合物,由大约相等的原子比(50%的镍原子和50%的钛原子)组成,密度为6.45g / cm3,熔点为1240-1310℃。马氏体和奥氏体具有两相的晶体结构,它们在一定条件下会相互转化,并在此过程中表现出形状记忆效应和超弹性。这也是医学学习应用中重要的两个功能。   镍钛合金管应采用304不锈钢焊接。镍钛合金管应为1.8mm * 1.4mm。不锈钢为2.5mm * 1.8mm。在焊接过程中,将镍钛合金管插入不锈钢管中,其深度不能超过4mm。由于镍钛管的热脆性,很容易中断焊接。   镍钛合金管是一种形状记忆合金。形状记忆合金是一种特殊的合金,可以在一定温度下自动将其塑性变形恢复为原始形状。它的膨胀率大于20%,疲劳寿命高达7次方的1 * 10,阻尼特性是普通弹簧的10倍,其耐腐蚀性能优于目前良好的医用不锈钢,因此可以满足各种工程和医学应用需求一样,是一种很好的功能材料。   关键词:镍钛记忆合金扁丝_记忆合金丝_镍钛记忆合金板_镍钛记忆合金丝_记忆合金扁丝_记忆合金板_镍钛记忆合金
04-26

NASA利用记忆合金打造出新型可折叠机翼

  据外媒报道,NASA将可折叠机翼视为是未来航天的关键航空技术,为了让这个目标能够得以实现,这个太空机构开始寻找一种前沿、轻量级的记忆合金。日前就出现了一个合适的选择,由Spanwise Adaptive Wing项目研发的新型合金能让机翼在不需要重型液压系统的情况下控制表面进而改变其形状。   飞机的机翼经历了一个漫长的发展历史,从最初的云杉木和帆布变成了现在越来越复杂的材料。虽然在技术上获得了重大更新,但它们的效率却受到了一定的限制。如果机翼能变得更加“橡胶”感一些,这样其就能变成多种形状,这也就意味着它们能够满足多种不同的飞行条件。   实际上,这个想法很早就已经出现,但问题是折叠机翼所需要的液压机太笨重且能耗非常高,以致于其劣势完全盖过了优势。为此,NASA的阿姆斯特朗飞行研究中心、格伦研究中心、兰利研究中心、波音研究与技术部门、Area-I Inc联合研发一种能取代现所用液压机和发动机的制动器,其将能让重量减少80%并将通过形状记忆合金运转。   最近,NASA在加州爱德华兹空军基地的罗杰斯干湖上展开了一系列飞行测试。在测试过程中,他们使用了通过远程控制的原型技术评估研究飞机(PTERA)。据悉,PTERA所用机翼在飞行过程中可实现0-70度的折叠。除了采用碳复合材料之外,这架无人机还用到了大量遥测设备和传感器。   通常情况下,记忆合金都是通过加热的方式进行变形。测试中,机翼上的加热管就让机翼最两侧的部分向上或向下弯曲。   来自波音研究与技术部门的技术人员Jim Mabe表示,他们与NASA通力研发的新型合金性能表现非常出色,从一开始的测试阶段到飞行测试,该材料一直表现稳定且比以往研发的材料都要优秀。   而根据NASA提供的信息了解到,具备可折叠能力的机翼未来有一天将能变得更轻、更简单、更细长、更稳定、更省油。另外,它还将让超音速飞行变得更加容易。
04-26

记忆合金轮胎 全新技术革命

  2017年12月11日,日前来自美国国家航空航天局(NASA)发布了一种由形状记忆合金制造的非充气式轮胎,不但更轻、更坚固、更安全,而且可以使用在各种恶劣地形上。将来这种轮胎除了应用在火星探测任务中之外,也可以作为传统轮胎的替代品,在地球上使用。   NASA表示,这种被称为“超弹性轮胎”(Superelastic Tire)的革命性产品由NASA的格伦研究中心(Glenn Research center)和固特异公司(Goodyear)共同开发,其灵感来源是阿波罗计划的月球车所使用的轮胎。   而使用形状记忆合金作为辐射状的材料,也能增加轮胎的承重能力。与传统的轮胎相比,“超弹性轮胎”减少了爆胎的可能性,因此也改善了行车安全。此外,这种轮胎的设计也减少了对内框的需求,这有助于轮胎组装的简化,也减轻了轮胎的重量。而且,它也可以在运作时,降低传送到车辆上的能量。除了安装在好奇号(Curiosity)这样的火星探测车上以进行太空任务之外,这种轮胎也可以应用在地球上的各式车辆和飞机上,包括:军车、一般汽车、重装备车辆、农用车辆、全地形车(all-terrain vehicle)等,以适应各种地形的需求。   目前好奇号的轮胎由固态铝所制造,虽然坚固,但还不足以预防爆胎或胎面受损。而“超弹性轮胎”则能让好奇号之类的探测车在火星或月球上携带更重的装备,并探索更广的区域。   “超弹性轮胎”系由形状记忆合金制造,可在崎岖不平的地面上平稳地行进。当此轮胎遇到石头之类的突出物时,它会以暂时变形的方式因应,随后便会恢复原状,而不会有永久性的损伤。
04-26

形状记忆合金研发进展快速,医疗领域成主要应用市场

  形状记忆合金产业链中,上游主要为钛、铜、铁等多种金属原料;由于形状记忆合金拥有形状记忆效应、超弹性、高阻尼特性与电阻特性,很难被其他材料所替代,其下游行业主要包括生物医药、航空航天、机械电子、桥梁建筑、汽车制造等多个行业,应用范围比较广泛。   虽然形状记忆合金用途广泛,但各行业对于形状记忆合金的需求量和产品特性要求,差异性较大。形状记忆合金企业也会针对特定市场的需求,针对性开发相关产品。   从专利技术角度来看,2009年以来,我国形状记忆合金行业的专利申请数量成上升趋势,在2016年达到峰值,共申请了676件专利。虽然行业2017年数量有小幅下滑,但整体增幅明显。行业处在快速的发展时期,各家企业努力研发新兴产品来满足下游市场的需求。   从形状记忆合金专利领域分类来看,医学/兽医学/卫生学为最大的研发市场,这部分专利占全部专利数量的22%左右。   目前,国内形状记忆合金行业市场主要应用在医疗领域、汽车、机器人、航空等领域。2017年我国形状记忆合金行业市场规模约56.8亿元,其中医疗领域用形状记忆合金规模达到了43.5亿元;其他领域(汽车、机器人、航空等)市场规模达13.3亿元。进一步细分,生物医疗是形状记忆合金行业最主要的市场;形状记忆合金已被广泛用于医疗器械领域,包括牙科、胸外科、肝胆科、泌尿外科、妇科、心血管科、脑血管科和骨科矫形外科等。   医疗保健消费支出、手术需求增加映射形状记忆合金市场增长   近几年随着居民收入水平的提高,全国人口结构趋向老龄化的进程,居民对于医疗保健方面的消费支出逐年增高,2013-2017五年时间全国居民医疗保健消费支出增长59%,同期GDP增长仅39%,增速超出近二十个百分点;同时,我国住院病人手术人数增长明显,2013-2016年四年时间增长55%,居民手术需求不断提高,预计未来还将维持较高增速。   形状记忆合金的医疗用途大多涉及到手术过程。因此手术数量能较好的充当记忆合金需求的代理变量,较好的反应行业需求变化趋势。持续走高的医疗消费支出和手术人次,反应出我国记忆合金生物医疗的发展空间不断扩大,行业投资价值显现。   在医学中应用最广泛的是多孔镍钛记忆合金,主要用于人体骨骼的替换和修补。镍钛合金具有与人体骨骼强度相当的强度,其多孔的特性保证植入人体后不会因为纤维组织的包覆而使植入材料产生松动或偏移而失效,使植入物与被修复骨组织形成牢固的结合体;其优于其他材料的形状记忆效应又使得植入过程变得容易,降低手术难度,减轻病人的痛苦。人们在镍钛合金与人体相容性方面又做了大量的研究工作,新的材料甚至能促进骨组织的生长,植入物与肌体组织的排异反应也大为降低。
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