镍钛形状记忆合金的熔炼与加工
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镍基钛形状记忆合金
镍基钛形状记忆合金,又称为NiTi合金、Nitinol合金,是一
种具有形状记忆性和超弹性的金属合金。
它主要由镍和钛两种元素组成,其中镍的含量通常为50%至60%。
镍基钛形状记忆合金具有以下特点:
1. 形状记忆性:在适当的温度范围内,该合金可以根据外界温度的变化而恢复其初始形状。
当被加热超过其相变温度时,合金会从形变状态恢复为记忆状态。
2. 超弹性:合金具有非常高的弹性和可塑性,可以在外力作用下发生大幅度的变形,并且在外力解除后能快速恢复原始形状。
3. 耐腐蚀性:镍基钛形状记忆合金具有良好的耐腐蚀性,可以在恶劣环境中长期稳定工作。
4. 高温稳定性:合金在高温环境下依然具有良好的形状记忆性和超弹性,能够承受高温条件下的应力和变形。
由于这些特性,镍基钛形状记忆合金被广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车、电子设备等领域。
在医疗领域中,它可以用于制作支架、支撑器、血管弹簧和矫形器等医疗器械。
在航空航天领域中,它可以用于制作航天器的复合材料、连接件和传感器。
在汽车领域中,它可以应用于车身形状记忆材料、刹车系统和导轨等部件。
在电子设备领域中,它可以制作精密弹簧、连接器和微马达等微型元件。
镍钛合金是一种形状记忆合金,当这种合金加热到一定温度时,它会从一种形状记忆为另一种形状,实现可逆的形状变化。
这种行为是基于镍钛合金中的马氏体相变。
在镍钛合金中,奥氏体是一种高温相,可以在高温下保持稳定。
当镍钛合金被冷却到一定温度时,奥氏体开始转变为马氏体,这是一种低温相。
马氏体相变的发生是由于晶体结构的变化引起的。
在奥氏体状态下,镍钛合金的晶体结构是立方晶体,称为奥氏体。
当这种合金被冷却到转变温度以下时,立方晶体结构将转变为一种称为马氏体的晶体结构。
这种转变不会导致宏观形状的变化,但会导致晶体结构的变化。
通过加热合金到更高的温度,可以逆转马氏体相变,恢复到奥氏体状态。
这种可逆的形状变化使得镍钛合金具有形状记忆效应。
总之,镍钛合金的形状记忆效应是基于奥氏体和马氏体之间的相变。
通过控制温度,可以控制这两种相的存在和稳定性,从而实现可逆的形状变化。
鎳钛合金的一些特殊性质及加工方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One 1*银钛合金的一些特殊性质及加工方法形状记忆合金山(又称为Shape Memory Alloys,简称为SMAs)存在两种(有时具有两种以上)晶相,这些晶相会通过无扩散相转变发生相互转变.相转变使合金表现出明显的特征:超弹件和形状记亿效应,所以其被誉为“跨世纪的新材料”利”智能合金” ⑴。
形状记忆合金由美国的Olander最早开始研究,他在20世纪30年代首先发现马氏体的虽随着温度的升高而减少,而随着谧度降低又会增多0后来前苏联科学家Kurdjumov 等在Cu-Zn合金中也发现了这种现象并将之称为热弹性马氏体相变。
虽於后来科学家也发现了形状记忆效应,并证实形状记忆效应产生的原因是热弹性马氏体相变,但足这些发现并没有引起人们对形状记忆合金的的重视,直到20世纪60年代,Buehler等发现I变形的零原子比煤钛合金在马氏体状态加热能够恢复到母相原来的形状,至此人们才开始关注形状记忆合金|叽银钛合金由于具有较低的弹性模量"形状记忆效应、超弹性、抗腐蚀性以及生物相容性而在航天,工程以及生物医学领域有广泛的应用[“】。
在医学领域,介入放射学、整形外科、神经学和心脏病学等都会应用银钛合金,最有代表性的就是银钦合金支架,与传统的316L不锈钢支架相比,张钛合金支架在抗血栓、抗腐蚀以及低弹性模量等方面表现优异K 6-9],所以線钛合金取代316L不锈钢可以有效提高医疗效果。
先物医用银钦合金支架包括丝编织支架和管切割支架,其中管切割支架的坯料为银钛合金管,其他医疗器械也有采用鎳钛合金管,如导管利探针等。
在航空领域,锦钛合金管可以作为卫星和战斗机液压系统的连接件,可以使运行更稳定和安全。
塑性变形是加工银钛合金管的主要手段,主要工艺是挤压利拉拔,挤压工艺包括反挤压、正挤压以及可变形芯模挤压,相比挤压工艺,拉拔工艺制备的银钛合金管材可达到生物医用级,拉拔工艺根据是否存在芯模分为四种,芯模拉拔,无芯模拉拔,浮动芯拉拔以及固定芯拉拔,如果芯模拉拔的芯模能发生塑性变形,则芯模拉拔又称为可变形芯模拉拔,相反芯模不发生塑性的芯模拉拔又称为不可变形芯模拉拔卩%植入人体的银钛合金管不仅要经受数以百万次的循环载荷,而且可能会有突发事件使镰钛合金管出现裂痕甚至完全断裂〔⑴,在其他领域,線钛合金管也需要有较高的力学性能,所以提髙镇钛合金管力学性能有重要的现实意义。
镍钛合金在医学上的应用材料科学与工程学院08级热处理1班单珺 080102010005一、镍钛合金的发展历史可分为3 个阶段:1、1963 年~1986 年, 开展了初步的基础研究, 包括相变行为、晶体结构、显微组织、力学性能和冶炼加工制备技术等。
20 世纪70 年代初, 美国Raychem 公司成功研制了NiTiFe 航空用液压管路接头和紧固件, 并应用于F14 战斗机中, 成为镍钛合金第一个成功的工业应用实例。
、2、1987 年~1994 年, 深入细致地研究了基础理论, 包括马氏体的三变体自协作形状恢复机制、线性超弹性和非线性超弹性的影响因素等 , 这个阶段是镍钛合金工程的鼎盛时期。
3、1995 年至今, 一些新的镍钛合金加工技术和基础理论问题不断出现, 如镍钛合金的表面改性技术、激光加工技术和脉动疲劳寿命测试等。
二、NiTi合金形状记忆效应的原理和特性所谓"形状记忆效应"是指NiTi合金对它的金相几何形状有“记忆”本领,宏观而言,将一定形状的合金试样,低温塑形形变后,再将试样加热,试样又回复到它原来的形状,同时,产生巨大的回复力,例如横截面积为lcm²的合金棒,相变时产生850Okg的力。
记忆效应分三种:(1)单向记忆:低温金相受力变形,高温金相回到原状。
C2)双向记忆:能记住高温与低温金相,随温度而发生顺、逆性变化。
(3)全程记忆:机理不甚明了,可能是金相中的一种内应力场起了主要作用。
形状记忆效应的应变量依合金的种类而各有所异,约5-20%之间(一般金属小于0.5%),NiTi合金为8%。
形状记忆合金具有“热弹性马氏体型”相变。
NiTi合金为例,高温奥氏体相为体心立方有序晶体结构CaCl型B2晶格,低温马氏体相(M)为单斜畸变结构Bl9晶格,从B→M,存在一个对双程记忆效应起着重要作用的R相变。
在B2=R,R=M和R2=M的顺、逆相变中,母和子相中相邻原子位置不变,只是界面上原子发生协作位移-晶体切变。
镍钛合金热定型
镍钛合金是一种形状记忆合金,具有独特的性质。
其中最具有代表性的性质之一是其热定型能力。
热定型是指在一定温度下,将镍钛合金形状变形,然后再将其加热到另一个温度,以恢复其原始形状的能力。
这是通过控制合金的形变温度和固定温度实现的。
镍钛合金的热定型能力可以应用于多个领域,例如医疗、航空航天、电子等。
在医疗领域中,镍钛合金可以用于制造矫形器、牙套等,可以根据患者的需要进行形状调整。
在航空航天领域中,镍钛合金可以用于制造复杂的零件,可以在较高的温度下保持其形状。
在电子领域中,镍钛合金可以用于制造电子元器件,可以通过热定型控制其形状和大小。
镍钛合金的热定型原理是基于镍钛合金的相变。
相变是指在一定温度和压力下,物质的物理性质发生变化的过程。
镍钛合金的相变可以由外部热量和应力引起。
在相变时,镍钛合金会发生形状变化,这种形状变化可以被固定在特定的温度下。
当镍钛合金被加热到这个特定的温度时,它会恢复其原始形状。
这种相变的能力是由合金中的晶体结构和原子排列所决定的。
总的来说,镍钛合金的热定型性质使得它在多个领域有着广泛的应用前景。
它不仅可以用于制造纳米机器人和人工智能机器等高科技产品,还可以用于制造家居、体育用品等消费品。
随着技术的不断进步和市场的不断扩大,镍钛合金在未来的应用前景将更加广阔。
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镍钛合金金相-概述说明以及解释1.引言1.1 概述镍钛合金是一种具有特殊功能和优异性能的金属材料,它由镍和钛两种元素组成。
镍钛合金具有形状记忆效应、超弹性、高温稳定性等独特的特性,因此在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域得到广泛应用。
镍钛合金的制备方法主要包括熔融法、粉末冶金法和物理气相沉积法等。
其中,熔融法是一种常用的制备方法,通过将镍和钛两种元素按一定比例加热到熔点后快速冷却,形成均匀的合金组织。
粉末冶金法则是将镍和钛的粉末混合均匀后进行压制和烧结,形成致密的合金坯料。
物理气相沉积法则是将镍和钛的薄片置于高温条件下,通过蒸发和沉积的方式形成薄膜状合金。
镍钛合金的物理性质主要包括形状记忆效应和超弹性两个方面。
形状记忆效应是指在一定的温度范围内,镍钛合金可以通过力的作用从一个形状转变为另一个形状,并在去除外力时恢复原来的形状。
这种特性使得镍钛合金可以被用于制造具有形状变化功能的器件和元件。
超弹性是指镍钛合金在受到外力作用下可以发生大变形,当外力去除后能够完全恢复原状。
这种特性使得镍钛合金在各种环境条件下都能具备较好的弹性和耐久性。
镍钛合金的金相组织研究是对其晶体结构、相变行为和组织特性的研究。
金相组织观察可以通过金相显微镜等工具进行,它能够提供关于镍钛合金晶粒尺寸、晶粒结构、相变相互作用等方面的信息。
金相组织的研究对于理解镍钛合金的性能和优化制备工艺具有重要意义。
总之,镍钛合金作为一种具有特殊功能和优异性能的金属材料,在各个领域具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍镍钛合金的制备方法、物理性质和金相组织,以期为相关研究和应用提供参考和指导。
1.2文章结构文章结构是指文章的整体框架和组织方式,通过合理地安排和连接各个部分,使文章内容具有逻辑性和连贯性。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
具体的文章结构如下:引言部分主要介绍了文章的背景和意义,向读者阐明了镍钛合金金相研究的重要性。
概述部分简要介绍了镍钛合金的基本情况和相关特性,为后续内容的展开做了铺垫。