目录：
　　第 1 节 —— 关键概念
　　第 2 节 —— 镍钛合金锭和锻造材料
　　第 3 节 —— 净形原材料
　　第 4 节 —— 加工镍钛诺
　　第 5 节 —— 医疗器械设计注意事项
　　第 1 节 —— 关键概念
　　镍钛诺是一种特殊类型的合金，称为形状记忆合金 (SMA)，由接近等原子的镍和钛（即 50:50 at% 的镍和钛）组成。镍钛合金具有出色的超弹性和形状记忆特性以及生物相容性。第一个医疗器械应用是 1970 年代初期的 ，在 1989 年美国食品和药物管理局批准 Mitek 缝合锚钉装置后，许多其他器械被引入市场。镍钛合金从此成为心血管领域的主要产品， 神经血管、血管内、外周血管、骨科、脊柱、泌尿科和牙科领域，应用范围从神经血管支架和心脏瓣膜框架到骨科钉和一次性缝合穿线器。

　　镍钛诺是医疗器械工程师工具箱中必不可少的材料，但传统的材料特性、设计理念和制造工艺通常不再适用。在获得必要的工程技术诀窍之前，需要大量使用合金的经验，才能将设备从最初的构想带到最终发布。这里将介绍我们工程师每天使用的许多概念，包括：
　　基础冶金学；
　　机械性能和热性能；
　　用于合金和材料测试的 ASTM 标准；
　　通用制造工艺；和
　　镍钛合金特定的设计注意事项。

　　1.1 相变 - 奥氏体 马氏体
　　为了了解形状记忆合金的工作原理，您必须首先掌握相变的概念。镍钛诺独特的形状记忆和超弹性特性源于材料受到外部刺激（例如温度变化或施加的应力）时发生的可逆固态相变。温度变化引起的相变是形状记忆特性的机制，而应力引起的相变是超弹性特性的机制（参见第 1.3 节）。这种无扩散马氏体相变发生在母体 B2 奥氏体相和 B19' 马氏体相之间。

　　镍钛合金 IQ
　　在镍钛诺中，无扩散转变是以音速发生的晶格 (B2?B19’) 瞬时变形；通常被称为军事转型。相反，在钢合金中常见的基于扩散的相变需要原子扩散相对较长的距离。扩散需要在高温下长时间加热合金。
　　马氏体转变被定义为由于系统热力学稳定性的变化而发生的晶格剪切/混洗。镍钛诺中发生的可修正马氏体相变通过晶格的孪晶来调节。与钢合金的马氏体相变过程不同，它由不可逆的位错运动（即滑移）调节，镍钛诺中的孪晶是可逆的。这个概念在下面可视化，在可逆孪晶中，晶格平面移动不到一个晶胞，并且仍然保持与母晶格结构的对应关系。

　　镍钛合金 IQ
　　相变的一个常见例子是分别在 0 °C 以上和以下的冰融化和水凝固。同样，不同的镍钛诺相在不同温度下具有热力学稳定性。与水示例相比，两个主要区别包括：i）所有相变都发生在固态和 ii）相变温度在冷却时与加热时不同（即存在滞后现象，请参见第 1.4 节）。
　　1.1.1 R相
　　有时存在在 B2、奥氏体和 B19'、马氏体相之间的温度或应力下稳定的中间相。称为 R 相的相具有菱形晶体结构，是这些相中最常见的；特别是在考虑传统的二元 NiTi 镍钛合金时。R 相是一种中间马氏体相，与发生在具有高位错密度（即冷加工）、富镍析出物（即热处理）或某些三元合金的镍钛诺材料中发生的 B19' 马氏体相变竞争。晶体结构中的位错以及富镍析出物都能抵抗晶格中的大应变。由于 R 相转变需要更少的晶格应变，因此在这些情况下在奥氏体和马氏体相之间发生热力学是有利的。
　　1.2 识别转变温度
　　1.2.1 差示扫描量热法 (DSC)
　　ASTM F2004 – 镍钛合金热分析转变温度的标准测试方法差示扫描量热法 (DSC) 是一种热分析技术，用于表征镍钛诺形状记忆合金的相变行为。DSC 方法通过测量样品在相变过程中冷却和加热时释放（即放热）或吸收（即吸热）的热量来生成曲线。DSC 测试产生极其可重复的曲线，其中切线用于识别特定组件/合金中存在的每个相的开始、结束和峰值温度。
　　根据ASTM F2063，DSC 技术最常用于表征锻造镍钛诺材料或铸锭。当镍钛诺处于完全退火状态时，可以根据转变温度确定合金的镍钛比，作为质量控制的一种形式。在完全退火状态下，镍钛诺会在奥氏体和马氏体之间呈现单阶段转变。然而，如果材料被进一步加工，例如，冷加工和老化（即热处理），则通过 DSC 可以识别出存在 R 相的两阶段转变。

　　设计注意事项
　　锻造镍钛诺产品合格证书上提供的 As 温度将使用 DSC 测试来确定
　　DSC 技术也可用于测试 BFR 不可行或不实用的原材料或成品部件；例如，一个复杂的编织设备
　　由于制造超弹性网状原材料和/或最终组件所需的热机械加工，通常存在 R 相（即两阶段转变）
　　镍钛合金 IQ
　　DSC 曲线在开发热机械制造工艺时非常有用。例如，从曲线中可以学到很多东西；
　　浅而宽的峰表明材料中有更多的冷加工，
　　用于调节 Af 温度和超弹性平台应力的老化热处理可以通过可视化 Ap 的变化进行优化，以及
　　峰下的面积是转变热，与材料相变的体积有关。
　　1.2.2 弯曲和自由恢复 (BFR)ASTM F2082 – 通过弯曲和自由恢复测定镍钛形状记忆合金转变温度的标准试验方法弯曲和自由恢复 (BFR) 测试用于确定净形状原材料产品（即线材、管材、板材、棒材等）或成品组件的活性 Af 温度。在此测试中，镍钛合金样品被冷却到低于 Mf 温度，然后以受控方式变形。在将样品加热到奥氏体（和 R 相）转变温度后，样品将恢复其原始形状（即自由恢复）。然后将通过线性或旋转可变差动传感器 (LVDT/RVDT) 测得的位移与温度进行对比。然后从曲线中取切线以确定活性转变温度。

　　镍钛合金 IQ
　　根据先前的处理历史，样品/组件上的应力可以将转变温度转移到较低温度。因此，BFR 被认为可以更好地代表应用中经历的转变温度。通常发现通过 BFR 测试测得的活性 Af 温度低于通过 DSC 测试确定的 Af。活性 Af 最高可降低 15 °C。
　　垂直安装的 LVDT 和旋转 RVDT BFR 方法的示意图如下所示，如ASTM F2082中所述。非接触式方法也可用于视觉系统跟踪应变的地方，但这些系统不太常见。BFR 测试通常用于表征奥氏体完成温度、净形原材料和成品组件的 Af，只要有可能，它们都会出现在合规证书上。然而，此类测试的缺点包括缺乏马氏体相特征和难以适应复杂的几何形状。因此，有时仍然需要进行 DSC 测试。

　　1.3 镍钛诺的功能特性
　　镍钛诺的功能特性源于材料的热机械响应。根据奥氏体 ? 马氏体相变是热诱导还是外加应力诱导，热机械响应可分为两种不同的功能特性。热诱导转变可实现形状记忆效应，而应力诱导转变可产生超弹性。
　　一个常见的误解是超弹性和形状记忆反应无关。事实上，响应仅取决于镍钛诺成分的转变温度以及应用（或测试）温度。在 Mf 温度以下，镍钛诺合金将表现出形状记忆，而在 Af 温度以上，镍钛诺材料将表现出超弹性。这个概念在设计镍钛合金设备时至关重要，并进一步强调了通过 DSC 和/或 BFR 测试确定组件最终相变温度的重要性。
　　1.3.1 超弹性
　　如果对镍钛诺组件施加应力，在高于 Af 的温度下，奥氏体相将转化为应力诱发马氏体 (SIM)，从而导致超弹性响应。镍钛诺的超弹性行为通常通过ASTM F2516的循环拉伸测试来表征。
　　超弹性镍钛诺的典型循环拉伸曲线可以分为几个不同的部分。在初始加载期间，奥氏体相表现出典型的弹性变形 (A → B)，直到达到 UPS。一旦达到 UPS，就会观察到等应力条件 (B → C)，因为立方奥氏体结构剪切成去孪晶 SIM，随后是去孪晶 SIM 结构的弹性变形 (C → D)。正如热致相变一样，SIM 的形成是可逆的。在卸载过程中 (D → A) 弹性应变恢复并且 SIM 转变回母体奥氏体相。请注意，恢复应力（或 LPS）低于 UPS。观察到的滞后现象是由内部摩擦和晶体结构中的缺陷引起的。

　　典型的镍钛诺合金在永久变形开始之前会表现出高达 8% 应变的超弹性。然而，总是有一定比例的永久变形或残余伸长率 Elr。Elr 的大小取决于材料过去的热机械加工以及组件在卸载前所承受的应变百分比。
　　设计注意事项
　　UPS 和 LPS 之间的区别称为机械滞后。重要的是要了解哪个平台应力对于特定应用更重要。为了说明这一点，举两个例子：i) 导丝——加载过程中导丝的“刚度”对于在解剖结构中导航以及在复杂解剖结构中引导装置都很重要。因此，UPS 在这种情况下至关重要。ii) 心血管支架——压缩支架所需的力与 UPS 相关，但在血管内展开时，施加的径向力与 LPS 相关。在这种情况下，UPS 和 LPS 都很重要。
　　镍钛合金 IQUPS 和 LPS 并非针对所有温度都是固定的。根据 Clausius-Clapeyron 关系，超弹性平台将随着应用（或测试）温度的增加而增加。对于每 °C，平台可以变化 3 – 20 MPa/°C（0.4 – 3 ksi/°C）；取决于合金和加工历史。因此，重要的是在应用温度（例如植入式设备为 37 °C）下测试最终设备的超弹性性能。这种平台应力的增加是由于镍钛诺材料的温度进一步增加到高于 Af 温度时高温奥氏体相的热力学稳定性增加。事实上，UPS 将继续增加，直到达到合金的屈服应力，并且材料将屈服并再次表现得像弹性塑料材料一样。因此，超弹性不会在这个称为“马氏体变形温度”或 Md (~ 80 °C > Af) 的临界温度以上发生。
　　1.3.2 形状记忆效应
　　马氏体和奥氏体之间的热诱导相变导致镍钛合金的形状记忆响应。形状记忆效应可用于制造致动器，以及在达到体温时展开心血管支架等医疗设备。
　　使用应力-应变-温度图可以最好地说明形状记忆效应。为了表现出形状记忆行为，镍钛诺合金必须首先冷却到 Mf 以下。在应力-应变-温度图上，马氏体的变形从 A 点移动到 B 点。在变形的早期阶段，在达到马氏体去孪晶应力 (σm) 之前观察到一个弹性区域，其中应力几乎保持恒定。这个恒定的应力区域之后是完全去孪晶结构的弹性应变。一旦材料处于变形状态并且应力已被卸载，加热到高于 As 的温度将导致去孪晶马氏体开始转变为奥氏体。一旦温度达到 Af (B → C) 以上，晶体结构的这种转变就会转化为在宏观尺度上恢复原始训练形状的组件。由于晶格对应，变形的晶体结构会记住其原始方向。当温度恢复到 Mf 以下时，奥氏体结构变回马氏体 (A → B)，宏观形状没有变化，并且可以重复循环。
　　1.4 热滞后
　　热滞是合金加热时与冷却时的相变温度差异。对于医疗设备应用中使用的镍钛诺超弹性合金，这种滞后通常约为 20 - 30 ?C。热滞与 UPS 和 LPS 在合金在高于 Af 的温度下的超弹性响应期间的机械滞后有关。更大的热滞后将产生更大的机械滞后。
　　1.5 冷加工的影响
　　冷加工也称为加工硬化或应变硬化，是通过塑性变形强化材料。这种强化是由于材料晶体结构内的位错运动（即产生缺陷）而发生的。冷加工在净形原材料的热机械加工中至关重要，以获得最终镍钛诺组件所需的机械和功能特性。塑性变形的物理行为发生在通过拉丝、拉管或板材轧制等过程将变形的镍钛合金材料还原成最终的净形状。最终拉拔/轧制工艺步骤产生的典型最终冷加工量在 30 – 50 % 之间；按截面积减少计算。
　　在镍钛诺中，冷加工量会影响合金的机械和功能特性。例如，材料的屈服应力和极限抗拉强度 (UTS) 等机械性能会随着冷加工百分比的增加而增加。然而，这种强度的增加是以伸长率（或延展性）降低为代价的。重要的是要注意，需要进行最终热处理才能使镍钛诺材料表现出形状记忆和超弹性特性。例如，采用 30% 冷加工的材料在晶体结构中的位错密度过高，不允许发生相变所需的应变。相反，如果施加到材料中的冷加工量不够高，则材料在 UPS 或马氏体去孪生应力 σm 以下发生塑性变形时，屈服应力可能会太低。因此，在这种情况下，材料不会表现出形状记忆或超弹性。
　　设计注意事项
　　冷加工的增加导致转变温度的降低。考虑到超弹性时，这意味着 UPS 和 LPS 会略有增加。
　　建议从冷加工网状材料开始，以获得尽可能高的 UPS 和 LPS 后定形。这是例如制造线型镍钛诺装置的常见做法。
　　由于冷加工材料的延展性降低，通常需要多个形状设置步骤才能获得最终部件形状，而不会使镍钛诺材料破裂/开裂。使用冷加工较少的原材料可以允许更大的定形应变和更少的工艺步骤，但是这会降低最终组件的 UPS、LPS 和 UTS。
　　1.6 合金配比及Ms
　　镍钛诺通常由大约 50 到 51at.组成。按原子百分比计的 % 镍（即 55 至 56 重量%）。例如，在纽约州新哈特福德的 SAES Smart Materials (SSM) 工厂生产的 Memry 合金 BB 专门用 55.8 wt% 的 Ni 铸造。从下图可以看出，材料的Ms对合金化比例高度敏感。Ni 含量的最小变化都会对转变温度产生很大影响。在考虑不同的锻造镍钛诺材料和老化热处理时，理解这一点很重要，这将在后续部分中讨论。镍钛合金 IQNi 含量每发生一个原子百分比的变化，Ms 温度就会变化大约 80 开氏度。因此，在我们的 SSM 工厂的铸造过程中，需要对合金含量进行严格控制。对于 Ni 含量低于约 49.75 at.% 的合金，Ti 在基体中变得饱和并以富 Ti 沉淀物的形式沉淀出来。该区域的基体组成保持不变，因此 Ms 温度不变。Ti 饱和限制了通常用于形状记忆应用的镍钛诺合金的最大转变温度。由于转变温度对下游加工中使用的热机械过程极为敏感，因此净形原材料或成品部件的转变温度将与铸锭或锻造镍钛诺材料的转变温度有很大差异。
　　第 2 节 —— 镍钛合金锭和锻造材料
　　2.1 镍钛诺合金的 ASTM 标准
　　ASTM F2063是用于医疗设备和外科植入物的锻造镍钛形状记忆合金的标准规范。该标准规定了允许的化学成分、转变温度公差、基本微观结构（即晶粒尺寸和夹杂物/空隙含量）和退火机械性能。下表概述了符合ASTM F2063标准的镍钛诺材料的化学成分要求，供参考。
　　2.2 镍钛诺锭的熔化
　　镍钛诺相变温度和机械性能对合金成分和杂质极为敏感。对于铸锭生产，必须选择合金熔炼工艺和元素原料，不仅要确保熔体的均匀性，还要确保最高纯度，以确保单个熔体内部和熔体之间的性能一致。镍钛诺材料的两种常见商业熔炼方法是真空感应熔炼 (VIM) 和真空电弧熔炼 (VAR)。
　　对于 VIM 铸锭生产，镍和钛被放置在导电石墨坩埚中。坩埚通过电感应交变磁场加热和搅拌。
　　VAR 铸锭生产涉及水冷铜坩埚。在坩埚内，元素镍和钛用作自耗电极。在电极和铜坩埚底部之间产生电弧。电极熔化以在坩埚底部形成熔融材料。使用从先前熔体产生的铸锭作为新电极重复该精炼过程以促进铸锭的混合和均匀性。
　　Memry 的姊妹公司 SAES Smart Materials (SSM) 使用 VIM/VAR 工艺。原材料首先在 VIM 熔炉中熔化，然后进行 VAR 工艺。这种组合的 VIM/VAR 工艺产生非常干净、一致的熔体，此后确立了 SAES/Memry 作为生产锻造镍钛诺产品的领导者地位。
　　镍钛合金 IQ一些特性可以通过三元合金元素得到增强。最受欢迎的三元合金包括 NiTiNb、NiTiCu、NiTiCr、NiTiFe 和 NiTiCo。但是，在使用这些合金时必须对 ASTM F2063 化学成分要求进行例外处理。
　　2.2.1 收录内容
　　从理论上讲，二元镍钛诺仅包含镍和钛元素。但是，原材料中存在杂质，最常见的是碳和氧。杂质在熔化过程中溶解在合金中，在凝固过程中形成第二相颗粒。这些颗粒包括碳化物和氧化物，它们的化学成分和晶体结构与母材不同，因此被归类为夹杂物。
　　研究表明，夹杂物可以作为疲劳裂纹的萌生点，甚至可以促进腐蚀。此外，熔体中的大夹杂物或高体积分数将导致机械性能显着下降。因此，我们的目标始终是限制夹杂物的体积、尺寸和数量。杂质的控制在很大程度上取决于铸锭的铸造，但是材料的后续热机械加工也会对夹杂物的尺寸/几何形状和分布产生影响。
　　ASTM F2063是管理镍钛合金中夹杂物尺寸和测量的标准。 在2005 年之前，可接受的最大夹杂物尺寸为 12 ?m。随着夹杂物检测方法变得越来越复杂，可以确定的是，没有一家镍钛合金制造商能够真正满足这个 12 ?m 的最大值。ASTM 标准于 2005 年重新编写，以准确反映行业状况。
　　目前ASTM F2063规定，对于 As 小于或等于 30 °C 的完全退火合金，夹杂物或空隙的尺寸必须 < 39 ?m 并且占据的面积分数必须 < 2.8 %。完全退火 As 大于 30 °C 的合金应具有买卖双方商定的最大夹杂物尺寸和面积分数。
　　镍钛合金 IQ科学界对低夹杂物 NiTi 感兴趣，它可以提高成品部件的疲劳和耐腐蚀性能。在各种形状记忆和超弹性技术 (SMST) 会议上，关于夹杂物的论文数量一直在稳步增长。已经发表了几篇文章，研究夹杂物含量较低的材料是否确实比夹杂物含量较高的材料性能更好。关于低夹杂物材料的哪些特性更重要的问题仍然存在；它们的大小、数量或在材料中的位置。其他因素，如样品制备、被测材料的整体横截面、夹杂物存在于高应力集中点的可能性以及所施加的应变类型，都还有待商榷。SAES/Memry 的 Redox? 合金减少了夹杂物的数量和尺寸，以努力提高镍钛诺的性能。ASTM 委员会过去曾审查过纳入要求，并且很可能会随着研究的进展继续这样做。
　　SAES/Memry 用于表征夹杂物含量的方法
　　符合 ASTM F2063 的方法
　　放大 500 倍的光学显微镜
　　每个锭的三个位置测试（即顶部、中部和底部）。铸锭顶部和底部发生非稳态凝固的可能性最高，并且是潜在的最坏情况区域。
　　3 个位置 x 3 次扫描 x 3 张照片 = 每个锭分析 27 张图像
　　证明观察到的最大夹杂物和最大面积分数。
　　线材产品在 ?” 热加工线圈上取样
　　棒材产品在 2” 热加工圆角正方形 (RCS) 处取样
　　典型的夹杂物概况 - 标准 SAES/Memry 镍钛诺材料
　　大多数夹杂物的尺寸都在 3 ?m 以下
　　99% 低于 9 ?m
　　中位数 = 2 ?m
　　迄今为止测试的所有材料中没有超过 25.31 ?m（ASTM 最大 39 ?m）的夹杂物和没有超过 1.92 %（ASTM 最大 2.8 %）的面积分数
　　SSM/Memry 材料夹杂物显着低于 ASTM 2063 标准
　　注意：根据 ASTM F2063，此数据来自 As ≥ 30 °C 合金
　　2.3 Redox? 镍钛诺合金
　　Redox? 是 SAES/Memry 独有的一种新开发的合金，可解决行业在微清洁度方面不断增加的设计挑战。它表现出减少的氧化物体积以及夹杂物粒径。Redox? 与标准 SAES/Memry 镍钛诺合金相比有了显着改进，并且完全符合ASTM F2063标准。
　　Redox? 可用于各种形式的原始镍钛诺，包括管材、线材、带材和板材以及完全成品组件。得益于 SSM 独有的熔化和加工技术，Redox? 能够保持标准镍钛诺合金的高完整性和强度。
　　设计注意事项
　　高纯度镍钛诺材料当然不是所有医疗设备应用都需要的。在低风险应用或一次性使用/部署设备中，低夹杂物材料不会有利于设备的最终性能，也不具有经济意义。从低夹杂物镍钛诺中获益最多的客户是那些开发长期植入物的客户，这些植入物在其生命周期内要承受非常多的加载/卸载循环（例如心脏瓣膜框架）。
　　2.4 镍钛钴（NiTiCo）合金
　　NiTiCo 是一种相对较新的形状记忆合金，其“刚度”特性超过了标准镍钛诺。从应用的角度来看，某些医疗设备在使用具有标准镍钛诺超弹性以及弹性模量和 UPS/LPS 增加的合金方面具有显着优势。例如，更高的弹性模量、UPS 和 LPS 将允许更小的设备外形，从而为设备开发提供新的机会。
　　然而，需要注意的是，NiTiCo 的化学成分不符合ASTM F2063，该标准允许最大痕量为 0.05% Co。NiTiCo 合金含有 1.2-1.5 wt. % 钴。
　　第 3 节 —— 净形原材料
　　3.1 镍钛合金丝
　　线材形式是镍钛诺最常见的用途之一，已被证明用途广泛。熔化和混合后，镍钛合金锭在高温下锻造并轧制成棒（即热加工）。然后将棒材向下拉伸成直径通常为 0.085 英寸的“重拉”。Memry 然后通过一系列冷拉和退火步骤处理重拉材料，以制造最终所需的线材直径。
　　在室温下进行拉伸会增加材料的冷加工。冷加工镍钛合金很困难，因为这种材料会迅速硬化。冷加工必须在多道次之间进行，中间有退火步骤。退火热处理会消除/去除晶格内的位错，并导致一定程度的晶粒再结晶和生长；最终恢复镍钛诺材料的延展性。
　　线材以直接退火和冷加工（拉拔）状态出售。拉拔状态通常用于下游定型，因为与使用直接退火的镍钛诺材料相比，产品更容易成型并具有更高的强度。以下列出了所有线材产品的加工特性和规格。所有线材合金的材料和机械性能也列在下面。
　　3.1.1 镍钛合金条
　　带材是通过使用小型轧机将线材轧制成矩形横截面而生产的。宽厚比 (W/T) 通常限制为 12。自然卷边（圆形）边缘是标准的，但是，方形边缘可以使用 turks head 生产（即滚轮在侧面以及顶部/底部表面上工作）。可提供与线网状原材料相同的表面处理和合金的带材。
　　3.2镍钛诺管
　　ASTM F2633是用于医疗器械和外科植入物的锻造无缝镍钛形状记忆合金管的标准规范。Memry 于 1992 年开始拉制管材，在制造各种尺寸和表面处理的管材方面拥有丰富的经验。可以制造管以满足特定客户的要求和规格。通常调整内径、外径（或壁）、机械性能、直线度、表面光洁度和视觉规格的关键要求以满足应用的特定需求。与原料线材不同，由于工艺限制，管材通常以直接退火状态出售。为了制造管材，首先将铸锭锻造并轧制成棒材，然后进行枪钻，在棒材的中心钻一个孔，形成“空心”或初始管材形式。然后使用各种热加工、冷加工和退火工艺步骤将空心加工成所需的管尺寸。典型的管子比 (OD/ID) 范围从 1.2 到 1.8。
　　3.3 镍钛诺板
　　为了制造镍钛诺板材，使用热加工工艺将铸锭锻造并轧制成板坯。与管材和线材制造一样，经过各种热加工、冷加工和退火工艺步骤，将锻造的镍钛合金板材加工成所需的板材尺寸。
　　SAES/Memry 提供的镍钛合金板材有多种不同的合金可供选择。板材通常以平坦退火状态提供以确保平整度，因此具有一定程度的超弹性或形状记忆。常见的表面处理包括轻度氧化、无氧化（酸洗）或打磨/抛光。
　　第 4 节 —— 加工镍钛诺
　　如第 1 节所述，镍钛诺的机械和功能特性对热机械加工极为敏感。由于原始线材、板材或管材在成为最终形式之前必须经过许多额外的制造工艺，因此必须选择二次加工步骤以产生应用中所需的最终特性。本节讨论镍钛合金设备制造过程中常用的常见成型、热处理、机加工、连接和精加工二次工艺。
　　4.1 热处理
　　4.1.1 形状设置
　　形状设置是指用于将镍钛诺线材、管材或板材形成特定且通常复杂的几何组件的过程。无论镍钛诺合金是用于超弹性应用还是形状记忆应用，通常都需要对材料进行成型。这是通过使用专门设计的夹具或心轴将材料小心地约束成新形状，然后进行定形热处理来完成的。如果零件特别复杂，或者在需要高应变的情况下防止开裂/断裂，则可能需要多次整形操作。
　　要定形镍钛诺，热处理温度应高于 475 °C，大多数在 500 °C 以上进行，以减少工艺时间并提高形状保持性（即减少回弹）。实际温度和均热时间根据起始合金成分和所需的热和机械规格确定。定形过程通常以水淬结束，以防止进一步老化并减少过程可变性。
　　由于镍钛诺组件通常需要高 UPS 和 UTS，因此需要尽量减少热处理次数，并应尽可能使用冷加工原材料（回顾第 1.5 节）。与直/平退火材料相比，冷加工材料会更好地形成所需的形状，并保持更高的 UPS/LPS 和 UTS。
　　4.1.2 老化
　　老化是另一种形式的热处理，可用于调整镍钛合金部件的功能特性。在老化处理中，会形成富含 Ni 的沉淀物（例如 Ni4Ti3），从而耗尽 Ni 的基质（回顾第 1.3 和 1.6 节）。Ni:Ti 比率的降低提高了组件的相变温度，并将降低超弹性应用中的 UPS 和 LPS。老化温度范围为 400 至 575 °C，转变温度的最快变化发生在最初的几分钟内。通常选择更高的温度以减少老化时间，但是，过度老化可能会在机械性能受到损害的地方发生。 老化热处理是固溶强化的一种形式，通常引用 425 – 475 °C 范围内的温度来产生与晶格一致的理想细小析出物。
　　定形过程中会发生一定程度的老化，因此，老化和定型往往是有意同时进行的。与定形一样，老化时间必须通过实验确定，因为它们取决于材料的加工历史、加热方法、温度和所需的转变温度。作为一般准则，更高的温度（即 > 500 °C）会将相变峰快速转移到更高的温度，但也会导致 UTS 降低（即无强化效果）。与定型一样，老化过程通常以水淬结束，以防止进一步老化并减少工艺可变性。
　　设计注意事项在设计热处理工艺（即强制对流烘箱、流化床、盐浴、焦耳加热、射频感应、加热模具等）时，必须考虑夹具的热质量和热处理方法。在大多数情况下，首选使用盐浴和低质量夹具来均匀和快速地处理组件。注意：由于热传递的可变性，加热方法之间的热处理参数传递是不可能的。在定型过程中施加到镍钛诺组件中的应变越高，它就越能保持所需的形状。
　　4.2 机械加工
　　4.2.1 铣削、车削和钻孔
　　镍钛诺在冷加工状态下是一种坚硬的材料，并且由于其表面坚韧的氧化钛层而具有极强的磨蚀性。通常尽可能避免使用铣削、车削或钻孔等传统机加工技术，但在特定应用中可能会取得成功。
　　一些需要考虑的准则如下：
　　CNC 控制速度/进给、强大的冷却液和硬质合金刀具至关重要；
　　预计工具会快速磨损；
　　应避免非常小的特征（例如小于 1 毫米的钻孔）；
　　由于切削的连续性，车削比铣削更成功；和
　　强烈建议不要敲击。
　　4.2.2 激光切割
　　通常用于切割镍钛诺的基于热的激光工艺利用高强度聚焦光局部熔化材料，然后通过高压辅助气体将熔化的材料从切口中排出。在切割镍钛合金管时，例如在心血管支架的制造过程中，管会在聚焦激光束下旋转并纵向移动，以创建所需的切割几何形状。对于板材，激光头或板材（或两者的组合）相对于另一个移动，以创建所需的切割几何形状。在 Memry，许多具有各种运动和工作夹具配置的光纤激光系统被用于从管材或板材上切割各种组件。激光切割已成为制造镍钛合金设备最常用的加工技术之一，这主要是由于极高的精度和低热输入特性。Memry 目前的激光技术允许切割 25 ?m (0.001”) 至 > 0.8 mm (0.031”) 厚度的材料。
　　激光系统切割精细复杂几何形状的能力在很大程度上取决于聚焦激光束的运动系统和光斑尺寸。在激光加工的上下文中，“切口宽度”是指激光切割过程中熔化和去除的材料的宽度，它取决于激光光斑的大小。更小的切口宽度允许设计更小和更复杂的几何形状，因此通常被认为更好。许多人认为每个激光系统的切口宽度都是固定的。然而，在实践中，切口宽度更具动态性。随着材料厚度的增加，穿透和切割材料所需的功率也会增加，结果切口宽度也会增加。超短飞秒激光器具有最高的光束质量，在切割相对较薄（即 < 50 ?m，0.002”）的镍钛诺组件时，切口宽度可低至 5 ?m (0.0002”)。
　　在设计激光切割部件时必须考虑的一些因素包括切割路径、热影响区 (HAZ)、重铸层和熔渣。必须优化激光路径以限制任何不希望出现的人工制品，例如飞溅、缺口/咬合或台阶，并允许轻松去除孤岛（即废料）。单截口或单线特征在每次切割结束时都会有穿孔点。这些穿孔点将具有较大的切口，并且通常会在切割边缘附近飞溅。在可能的情况下，穿孔点最好位于远离组件特征的岛内，如下所示。
　　将切割材料熔化所需的热量从切口处传导出去。由于镍钛诺材料的过度老化，与切口相邻的这个区域的机械性能会受到影响；发生再结晶和晶粒生长的地方。该 HAZ 可能会对组件的最大可达到应变和疲劳寿命产生负面影响。此外，随着激光切割，一些熔融材料将重新浇铸到部件壁上。这部分热影响区称为“重铸层”。重铸激光器被严重氧化并且非常脆。该层通常包含用作断裂起始点的微裂纹。
　　未重新浇注到切割壁上的熔融材料有时会在激光切割出口处形成“熔渣”。如果存在熔渣，则需要通过某种类型的机械或化学过程将其去除。
　　设计注意事项
　　必须对激光切割部件进行后处理，以去除热影响区、重铸层和熔渣，以达到可接受的器件性能。执行此操作的标准方法包括珩磨、喷砂、化学蚀刻和滚磨。后处理会影响组件的最终几何形状，因此必须将其设计到流程中。
　　飞秒激光加工工艺是切割镍钛诺的最先进技术。高功率、超短脉冲可用于引起镍钛诺的直接固体到等离子体烧蚀。由于激光与材料的相互作用时间很短，因此热量不会传导到块状材料中；消除过去对热影响材料、重铸层和熔渣的担忧。除了消除热激光切割工艺固有的有害副作用外，切割质量也得到了极大的改善，这直接转化为设备性能的提高。
　　作为一般指南，具有薄壁 (<125 ?m) 的管和具有薄支柱或小的几何关键特征（即 <100?m）的设计将受益于这样的过程。
　　Memry 通过激光加工制造的大部分新产品现在都使用飞秒激光进行加工。事实证明，现在可以使用飞秒激光进行的部分穿透烧蚀工艺非常适合加工精细的复杂特征。
　　设计注意事项
　　在许多情况下，建议使用飞秒激光工艺并不是因为组件尺寸或精度要求，而是为了最大限度地减少甚至消除耗时的下游后处理。例如，内径小且具有精细、复杂特征的管子几乎不可能进行磨光，而一致的化学蚀刻和电抛光具有挑战性。通过飞秒激光工艺最大限度地减少热输入并消除重铸和熔渣可以缓解这些常见的挑战。
　　4.2.3 磨削
　　这种研磨技术是加工镍钛诺的有效方法。镍钛诺材料常用的研磨技术包括无心、瑞士式、电化学和传统的 3 轴或 4 轴 CNC 研磨。通常建议使用强冷却剂来防止镍钛合金材料过热。可以磨削长度小至 125 – 250 ?m（0.005” – 0.010”）的特征。Memry 能够研磨几何形状，从简单的导丝到任何定制应用的复杂研磨，包括平面、半径、钻尖、套管针、针或螺纹状轮廓。
　　4.2.4 电火花线切割
　　这种技术对于在厚镍钛诺材料中切割特征特别有吸引力。切割是由穿过材料的连续进给的带电电线执行的。当金属丝靠近工件时，它会产生火花放电并烧蚀离金属丝最近的材料。切割过程中没有力作用在工件上。通过在浸没在去离子（非导电）水中的同时切割工件，可以最大限度地减少重铸/热影响区 (HAZ) 的厚度。对于植入物，应通过机械或化学方法修改 EDM 切割表面，以去除重铸层并消除 EDM 线材（即通常为黄铜）的转移材料。
　　在可能的情况下，在切割过程中将工件堆叠起来以提高效率。典型的 EDM 线材直径为 0.1 至 0.305 毫米（0.004 英寸至 0.012 英寸）。根据几何形状，导线会“过烧”总计 50 ?m (0.002”)（例如，直径为 255 ?m/0.010” 的导线会产生大约 305 ?m/0.012” 宽的槽）。较大直径的线材通常用于提高切割速度，除非组件几何形状需要使用较小的线材。
　　4.2.5 水刀切割
　　该技术利用混合有磨蚀性切割介质的高压水，通过侵蚀型机制切割镍钛合金材料。该工艺速度快，并且在切割过程中不会产生高温，因此是一种适用于较厚原材料的极佳切割方法。但是，此过程不如其他切割方法精确，并且与其他加工技术相比可实现的公差较大。水刀切割通常用于厚镍钛合金原材料的粗切割。
　　4.2.6 冲压
　　镍钛诺可在特定应用中成功冲压。该工艺由非常精确的冲头（正切割几何形状）和模具（负切割几何形状）元件组成。材料（通常是条带或片材）位于模具组下方，然后冲头以巨大的力快速穿过材料并进入模具。冲压通常仅适用于可以连续进料的非常大批量的操作（ex. strip). 模具间隙应最小化以减少毛刺和边缘质量。冲压镍钛合金时，需要硬质合金工具，并且模具会过度磨损。
　　4.2.7 光化学蚀刻
　　光化学蚀刻是从板材制造薄（小于 0.020 英寸）镍钛合金部件的有效方法。组件形状的耐化学腐蚀“正极”被应用到薄片上。然后将薄片暴露在化学溶液中，化学溶液会蚀刻掉未受保护的镍钛诺材料，只留下所需的成分。然后去除掩蔽材料。
　　该技术可实现无毛刺的表面处理，适用于大批量生产小型复杂几何形状。但是，该技术仅限于薄板，并且公差取决于材料厚度。它还会在零件壁上留下一个小脊，靠近放置掩蔽材料的位置，这对于某些应用来说可能会出现问题。
　　4.3 连接
　　4.3.1 焊接
　　激光、等离子和电阻焊接工艺都常用于连接镍钛合金部件。焊接部件的一个常见设计挑战是创建接头所需的大量热输入。焊缝本身以及接头附近的热影响区 (HAZ) 将具有不同的机械和功能特性。在激光、等离子和电阻焊接中，焊接熔合区 (FZ) 将具有更类似于镍钛合金锭的铸态结构和性能。HAZ 将受到过老化影响，例如再结晶和晶粒长大，从而导致机械强度降低和转变温度发生变化。当焊接更多富钛合金（例如用于形状记忆应用的合金）时，由于溶质偏析和脆性富钛金属间相的形成，裂纹也会成为一个挑战。
　　激光- CNC 脉冲激光系统是用于组装镍钛诺组件的最常见的焊接工艺。该工艺的高速、非接触、低热输入特性使其在镍钛诺医疗设备的制造中非常有吸引力。单点激光工艺通常用于点焊类型的应用，例如，将套环或管焊接到金属丝组件的末端。缝焊也常用于通过使用激光源的脉冲频率对平台运动进行计时来实现脉冲重叠的地方。对于气密密封类型的应用，通常推荐 > 80% 的重叠。
　　等离子焊接是一种电弧焊工艺，在 Memry 最常用于在镍钛诺线材或管材的末端形成无损伤球。使用此工艺可以实现高达 3 倍于母材直径的球。
　　电阻焊利用焦耳热和机械负载在两个部件之间形成焊接熔核或熔合区，这是由于接合面的电阻较高。电阻焊接工艺通常用于对接焊接大直径镍钛诺线的末端或用于连接两个镍钛诺片材或带材的搭接接头。由于电阻焊需要电极（即通常为铜合金）与镍钛诺组件表面的机械接触，因此建议通过机械或化学方法对表面进行改性，以降低与转移材料相关的风险。
　　设计注意事项
　　将镍钛合金成功焊接到异种金属（如不锈钢）上非常具有挑战性。异种焊接接头通常由于金属间化合物的形成而变脆，并且无法承受高应力或应变。
　　诸如固态焊接或在激光焊接中使用中间层等技术已显示出制造异种接头的一些前景，但这些技术并未得到普遍应用。
　　在考虑使用镍钛合金部件时，不得忽视焊接接头的设计。接头的设计应远离关键特征和最高应力/应变区域。熔合区和 HAZ 的机械和功能特性都将受到焊接过程的热输入的危害。
　　4.3.2 压接
　　压接是将镍钛诺连接到自身或不同材料上的一种非常稳健的方法。主要缺点包括相当笨重的压接轮廓以及与多件式结构相关的工艺挑战。当考虑线型设备中线端的端接时，压接通常是选择的连接方法。建议使用经过特殊处理的镍钛诺管用于压接组件。重要的设计考虑因素包括；i) 压接必须具有足够的延展性，以便在要连接的组件周围发生塑性变形，并且 ii) 使用不同的材料（例如不锈钢）作为压接管可能会导致与材料特性不相容和电偶腐蚀相关的问题。压接应用的一个很好的例子是线材成型支架，其中线材末端通常使用一段镍钛诺管材压接在一起（即完成环）。
　　4.3.3 焊料和粘合剂
　　焊接和粘合剂是将镍钛合金连接到不同材料的极佳方法。在这两种情况下，都应去除氧化层以获得最佳效果。对于焊接，含银焊料（例如：Sn95Ag5）与合适的助焊剂（我们使用来自 Indium Corporation 的 Indalloy? #3）结合使用时效果很好。在考虑粘合剂时，可以使用紫外线和热固化选项。Dymax?、Loctite? 和 MasterBond? 都具有与镍钛合金配合使用的配方。重要的是要注意，对于植入式医疗设备应用，不应考虑焊接或粘合剂。
　　4.4 精加工4.4.1喷砂
　　喷砂和微喷砂是用于去除上游工艺（例如拉丝、热处理、激光切割、EDM 或局部加热工艺）中的氧化物、表面痕迹和加工材料/污染物的方法。喷砂处理通常在管材或线材上进行，并且是一个相对大规模的工艺，而微喷砂则在较小规模的组件上进行。微喷砂是在化学蚀刻工艺之前对激光切割或线切割 EDM 部件进行后处理的常见做法。
　　两种研磨技术均由在高压下直接作用于镍钛合金成分的砂状砂砾组成。研磨作用能够去除镍钛诺表面周围发现的材料，例如重铸层、热影响区和微裂纹，并且可以去除大量材料。Memry 有能力执行手动或自动喷砂工艺。
　　4.4.2 机械翻滚
　　翻滚是一种操作，其中将组件装入装有研磨介质的容器中，并通过旋转或振动方式搅动容器。介质在零件上的作用用于使表面光滑并磨圆锐边。翻滚通常不能有效去除大量材料，它更有效地破坏边缘和磨圆尖锐特征。
　　4.4.3 化学加工蚀刻，
　　也称为酸洗，是去除氧化物和从镍钛诺表面去除相对大量材料的常用方法。蚀刻的零件将具有浅色或光亮的表面光洁度。肉眼看起来很光滑，但如果在更高的放大倍数下观察，它的表面形貌会略微粗糙。一般来说，较长的蚀刻时间会产生稍微平滑的形貌。化学蚀刻工艺的常见示例包括：i) 从激光切割部件上去除脆性重铸层，以及 ii) 从 EDM 切割部件的线电极上去除任何转移材料。重要的是，组件在蚀刻之前是无毛刺的，以降低工件附近选择性蚀刻的风险。
　　电解抛光是一种电化学过程，可去除镍钛诺组件表面的材料。顾名思义，电解抛光用于抛光和平滑镍钛诺组件的表面。在电解抛光系统中，施加电势以去除部件表面的金属离子并将其带入溶液中。在电解液中发生金属溶解。一个重要的工艺考虑因素是如何以及在何处对组件进行阳极接触。阳极和部件之间的接触应足够牢固以消除电弧。夹具不当会在成品部件的接触点周围造成烧焦或熔化的斑点。电气接触点的见证痕迹在某种程度上是不可避免的。
　　在电解抛光过程中，电流流过相对粗糙表面上的峰，并在这些位置产生高电流密度。这导致在电抛光过程中优先去除高点，这使其成为消除毛刺并最终降低（即改善）表面粗糙度的理想选择。通过降低表面粗糙度，可以减少甚至消除微裂纹和其他表面缺陷。适当电抛光的部件将具有光泽的镜面状表面，即使在更高的放大倍率下也会如此。
　　电抛光的主要缺点是增加了每个零件的成本、零件接触阳极的见证标记以及较大零件上精确去除材料的难度。然而，值得注意的是，生物相容性和抗疲劳性的改进通常使电解抛光值得为植入式镍钛合金医疗设备应用支付额外费用。
　　钝化，应用于镍钛诺组件时，是指对表面化学进行改性，使镍钛诺设备在暴露于某些环境因素时反应性降低或抵抗力增强。钝化主要是为了确保表面能够抵抗电化学腐蚀反应，因此不会降解并最终失效或将有害的镍离子释放到体内。
　　镍钛合金表面有一层天然形成的被动二氧化钛 (TiO2) 层。然而，大量研究表明，加工不当会导致产生更多挥发性表面氧化物，从而降低镍钛诺组件的钝化性。因此，针对镍钛诺医疗设备开发了不同的钝化技术，例如化学钝化甚至在水中煮沸。Memry 执行的最常见的钝化处理是基于 HNO3 的化学钝化，该钝化符合ASTM A967，该标准实际上是为不锈钢钝化而开发的。
　　设计注意事项客户通常要求对植入式医疗设备应用进行钝化处理。然而，在许多其他镍钛合金设备应用中，可能不需要化学钝化。例如，Memry 的标准制造工艺已经过优化，即使在没有最终钝化的情况下也能产生出色的腐蚀性能。
　　4.4.4 其他精加工选项
　　激光打标——镍钛合金部件的激光打标是常见的做法。激光打标应用的示例包括深度标记或标签、制造批号甚至二维码和公司徽标等视觉指示器。有两种不同的激光打标模式，包括烧蚀和退火。在烧蚀型激光打标过程中，通过熔化和烧蚀表面材料形成金属（通常是闪亮的）外观。另一方面，退火型工艺不会引起宏观表面形貌的任何变化，而是通过氧化层的改性来改变镍钛诺表面的颜色。
　　涂层与电镀- 镍钛诺可以涂上 PTFE、FEP、Parylene、类金刚石涂层 (DLC) 等材料，以提高润滑性或耐磨性。此外，通常由金、铂或钽组成的各种镀层也可以应用于镍钛合金部件，从而提高射线不透性。必须考虑某些涂层操作的高温，因为它们会影响镍钛诺成分的材料特性。
　　涂层和电镀工艺的其他一些重要考虑因素包括选择最佳涂层附着力表面以及材料特性的不相容性，在超弹性应变下涂层可能破裂或剥落。
　　第 5 节 —— 医疗器械设计注意事项
　　5.1 典型的物理和机械性能
　　在本节中，介绍了镍钛诺的典型材料特性，以帮助初始设计阶段。重要的是要了解镍钛诺的某些属性有两个值。第一个用于马氏体相和形状记忆应用，而第二个用于奥氏体相和超弹性应用（回顾第 1 节）。本节还与不锈钢的特性和性能进行了比较，以作为参考。
　　下面显示了典型不锈钢合金和镍钛诺合金的应力-应变曲线。曲线的简单比较说明了工程金属常见的弹塑性行为与镍钛诺的非线性超弹性行为之间的差异。下面显示的镍钛诺样品被拉紧至 8%，释放回 0%，然后拉至失效以说明超弹性环。不锈钢样品被直接拉到失效。
　　对于这两种材料，如果材料上的应变大于弹性极限，则由拉伸载荷引起的变形最终导致材料失效。在永久应变发生之前，不锈钢合金的弹性极限约为 0.2%，而镍钛合金在永久应变发生之前的弹性极限可高达 8%。在设计超弹性镍钛合金部件时，非线性应变是一个关键的设计输入，在选择时应考虑材料的超弹性 UPS 和 LPS。此外，镍钛诺组件的非线性行为会根据您是加载还是卸载（即 UPS 与 LPS）而有所不同，并且滞后回线也会随着应用小于 8% 的应变循环而发生轻微变化。相比之下，不锈钢部件的屈服应力和弹性模量对于不锈钢设备的设计至关重要。因此，在设计镍钛合金设备时需要考虑更多变量。
　　5.2腐蚀
　　形状记忆和超弹性特性的独特组合，加上其生物相容性响应，使镍钛诺成为医疗器械应用的优秀材料。在镍钛诺表面，钛离子与氧相互作用形成极其坚韧的惰性氧化钛层（TiO2）。该氧化层保护下方的镍钛诺材料免受外部环境的影响，这通常赋予镍钛诺优异的耐腐蚀性和生物相容性。氧化层的厚度和质量（即均匀性、无缺陷等）与镍钛诺的耐腐蚀性和生物相容性密切相关。
　　ASTM F2129是用于进行循环动电位极化测量以确定小型植入装置腐蚀敏感性的标准测试方法。该标准被公认为确定镍钛诺植入装置耐腐蚀性的公认测试方法，Memry 通常使用该标准来评估镍钛诺组件的腐蚀敏感性。在循环极化测试期间，向镍钛诺设备施加电压，直到钝化层破裂（即很像电容器）并且由于电化学腐蚀反应的进展而发生点蚀。发生这种击穿和元件表面开始出现点蚀的电压称为击穿电位 Eb。尽管 ASTM 标准中没有列出通过/失败标准，但 Eb > 300 mV 通常被认为是可以接受的，而 Eb ≥ 600 mV 表明设备具有出色的耐腐蚀性。
　　设计注意事项
　　如第 4.4.3 节所述，Memry 的标准制造工艺已经过优化以产生出色的腐蚀性能
　　镍钛合金设备应在其最终状态下进行测试，以获得对腐蚀敏感性的真实评估
　　标准测试溶液是磷酸盐缓冲盐水 (PBS)，pH 值为 7.4 ± 0.2。可以使用其他解决方案来更好地模拟体内条件，例如模拟血液。
　　在 PBS 溶液中测试设备时，由于会发生析氧反应，因此使用的最大测试电压为 800 mV。如果该设备持续到 800 mV，则称该设备没有腐蚀。这是可能的最佳测试结果，但绝不是认为设备已通过测试的必要条件。
　　5.3 镍钛诺的灭菌
　　由镍钛合金制成的医疗器械可以通过大多数典型的灭菌方法进行灭菌，包括蒸汽（高压灭菌器）、环氧乙烷 (EtO) 或辐射（伽马）。文献和经验表明，镍钛合金设备可以在不影响功能的情况下进行消毒。但是，必须考虑设备所见的温度并将其保持在 300 °C 以下，以确保不会影响机械和功能特性。
　　5.4 生物相容性
　　镍钛诺显示出高度的生物相容性，这主要归功于表面固有的坚固的被动氧化钛层（参见第 4.4.4 和 5.2 节）。在从一次性使用设备到几乎没有并发症的长期植入物的许多应用中已经证明了它的悠久使用历史。生物相容性最常见的问题是 Ni 离子从用于植入应用的设备中浸出。这是一个有趣的研究和学术争论的来源，然而，已经表明，优化的制造工艺（例如在 Memry 开发的工艺）将 Ni 离子释放限制在低于医用级不锈钢的水平。
　　5.5 疲劳
　　尽管镍钛诺具有出色的机械性能并且可以从非常高的应变水平恢复，但对于长期、高循环应用，需要考虑疲劳。下图显示了随着应变水平的增加，疲劳寿命典型地急剧下降。例如，在 0.57% 的应变下，测试在 100 万次循环后终止，并且导线完好无损。将应变增加到仅 0.88%，导线在刚好超过 13,000 个循环时失效。因此，在设计镍钛诺组件时，疲劳性能是非常重要的考虑因素。如果需要完整的 6% 的弹性，设计人员需要尽量减少循环（可能小于 100）；其中一次性使用低循环应用设备可能是唯一可能的。但是，如果应用使用 0.5% 或更小的应变，例如许多心血管支架或心脏瓣膜应用的经验，则该材料可能会经受数百万次循环。
　　5.6 表面处理
　　以下列表和有关表面处理的一般信息提供了对特定应用最适合的处理的深入了解。
　　浅色或琥珀色氧化物
　　颜色通常为琥珀色/金色，但根据热处理方法的不同，也可能变为蓝色/紫色
　　管材采用标准表面处理，但线材可选
　　良好的润滑性和耐磨性
　　通常首选用于将要进行电解抛光的线材组件
　　硬质黑色氧化物
　　这是线材和带材的标准表面处理
　　表现出非常好的润滑性和耐磨性，通常首选用于摩擦学性能至关重要的应用
　　无氧化物/酸洗
　　哑光灰色至银色表面，通常被认为具有最佳美学外观
　　非常适合下游 EDM 加工（即比氧化物更好的导电性）和连接操作，例如焊接、锡焊和粘合剂的使用
　　耐磨性不理想。更容易出现表面痕迹或划痕/磨损
　　研磨
　　通常，为了加强尺寸控制，线材或管材的外径修改需要进行研磨处理
　　光滑的表面，因为研磨可以去除上游原材料制造过程中的任何人工制品，例如拉线
　　为最佳上游表面精加工工艺提供最佳基材
　　耐磨性不理想。更容易出现表面痕迹或划痕/磨损
　　电解抛光
　　提供最佳的耐腐蚀性、生物相容性和疲劳寿命（另请参阅第 4.4.3 节）
　　钝化
　　有助于提高耐腐蚀性和生物相容性（另请参阅第 4.4.3 节）
　　5.7 应变
　　在进行可行性审查时，重要的是要同时考虑成形应变和功能应变。下面提供一些常见的应变计算以供参考。
　　成型应变——这是原材料在成型过程中（而非功能使用过程中）受到的应变。例子是组件上的非常紧的弯曲。此类弯曲应限制在大约 25 %。除了这种应变之外，还必须采取额外的措施来防止材料开裂，例如进行预热处理和利用多个形状设置步骤。
　　功能应变——这是成品组件在使用过程中会受到的应变水平。示例是穿过曲折路径的导丝或被拉直以插入体内的钩形管。对于线材，该应变值应限制在最大值 6%，而管材应限制在大约 4%。应该注意的是，尽管该材料能够从这些高应变中恢复，但其性能可能会在前 10-50 个循环中发生变化，并且预计疲劳寿命最短。下图说明了超弹性随循环的变化，特别是在 10 个拉伸载荷循环至 6% 应变后 UPS 和 LPS 的降低。