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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。
形状记忆镍钛合金的应用1.引言1.1 概述形状记忆镍钛合金是一种具有特殊性能的材料，它能够在受到外界刺激时发生形状变化并在去除刺激后恢复原状。
这种合金以其独特的形状记忆效应而得名。
形状记忆镍钛合金具有可以记忆两种不同形状的能力，即"正相变形"和"逆相变形"，这使得它在多个领域具有广泛的应用前景。
在医疗领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造医疗器械和植入物，如支架、夹具、心脏起搏器等。
它们具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，可以适应人体的变化并提供有效的治疗。
在航空航天领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造航天器和飞机的零部件。
它们可以在极端的温度和压力下保持结构的稳定性，并具有减轻重量和提高安全性的优势。
在汽车工业领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造汽车零部件，如刹车片、引擎部件等。
它们可以在高温和高速条件下提供可靠的性能，并具有耐磨损和耐腐蚀的特点。
在建筑领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造具有自适应功能的建筑结构，如自动调节温度和光线的窗户、门等。
它们可以根据外部环境的变化自动调整形状，提高建筑物的舒适性和节能性。
在电子领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造电子元件和传感器。
它们可以根据电磁场、温度和应力等因素的变化精确控制形状和尺寸，提供更高的性能和可靠性。
总之，形状记忆镍钛合金的应用领域非常广泛，具有巨大的发展潜力。
随着科学技术的不断进步和创新，对其应用的研究和开发将会越来越深入，为各行各业带来更多的创新和突破。
1.2 文章结构本文将围绕形状记忆镍钛合金的应用展开，主要内容分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分概述了文章的主题以及形状记忆镍钛合金的基本概念，介绍了本文的结构和目的。
正文部分主要包括以下几个方面的内容：2.1 形状记忆镍钛合金的定义和特性：详细介绍形状记忆镍钛合金的定义和特点，包括它的形状记忆效应、超弹性等性质，以及其在不同温度和应力条件下的行为。
2.2 形状记忆镍钛合金在医疗领域的应用：探讨形状记忆镍钛合金在医疗器械、植入物等方面的应用，如支架、矫正器、闭合器等，以及它的优势和局限性。
形状记忆合金的机理及其应用形状记忆合金，又称记忆合金，是一种具有记忆性能的特殊金属合金材料。
它能够在一定温度范围内实现弹性形变，并且在去除外力的情况下能够恢复原来的形状。
这种神奇的材料被广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车制造等领域，具有非常重要的意义。
形状记忆合金的机理形状记忆合金是由金属元素和非金属元素的合金组成，其最著名的代表是镍钛合金（NiTi）。
这种合金具有独特的内部晶体结构，在一定温度范围内具有“记忆效应”。
形状记忆合金的记忆效应是由于其内部晶体结构的变化而产生的。
在形状记忆合金的相变温度范围内，晶体结构由低温相变为高温相，这种相变过程伴随着晶格的变化。
当形状记忆合金在高温相状态下被弯曲或拉伸，然后在低温相状态下重新加热时，晶体结构发生改变，原本被弯曲或拉伸的部分会恢复到原来的状态，这就是形状记忆合金的记忆效应。
1. 医疗器械领域形状记忆合金在医疗器械领域有着广泛的应用。
比如在心脏支架的制造中，形状记忆合金能够在体内被压缩成小体积，通过血管输送到需要的位置后再恢复成原来的形状，起到支撑作用。
在牙齿正畸治疗中，也可以使用形状记忆合金制成的矫正器，通过温度变化来调整器件的形状，从而达到矫正牙齿的目的。
2. 航空航天领域在航空航天领域，形状记忆合金也有着重要的应用。
比如在航空发动机的控制系统中，可以使用形状记忆合金制成的零件来实现精确的控制和调节。
还可以利用形状记忆合金制成的材料来制造航天器的折叠结构，以减小发射时的体积，节约空间和成本。
3. 汽车制造领域在汽车制造领域，形状记忆合金被广泛用于汽车零部件的制造。
比如在汽车发动机的喷油系统中，可以使用形状记忆合金制成的喷嘴，通过温度变化来控制油水的喷射角度和强度，从而提高发动机的燃烧效率。
在汽车碰撞安全系统中，形状记忆合金也可以用来制造碰撞缓冲材料，以提高汽车的碰撞安全性能。
热处理工艺对镍钛记忆合金材料的记忆效应和形状恢复性能的调控热处理工艺对镍钛记忆合金材料的记忆效应和形状恢复性能具有重要的调控作用。
镍钛记忆合金是一种具有形状记忆功能的特殊材料，其具备在外力作用下发生塑性变形，并且在升温条件下恢复原本形状的能力。
热处理工艺可以通过改变材料的晶体结构和相态组成，来调控材料的记忆效应和形状恢复性能。
首先，热处理可以通过改变镍钛记忆合金的晶体结构来调控其记忆效应。
正常情况下，镍钛记忆合金存在两种晶体结构，分别是高温相（a相）和低温相（b相）。
高温相具有良好的可塑性，而低温相则对形状记忆效应起主要作用。
在制备镍钛记忆合金时，通过控制合金的成分以及热处理过程中的温度和时间，可以促使材料在低温相下形成一定的形状记忆效应。
例如，通过快速冷却和固溶处理，在制备过程中提高材料的形状记忆效应。
其次，热处理还可以通过改变镍钛记忆合金的相态组成来调控其形状恢复性能。
在记忆合金材料中，除了a相和b相之外，还可能存在其他相，如R相和M相。
R相对形状恢复性能起到重要的作用，而M相主要影响材料的抗回弹性能。
通过调控材料组分和热处理条件，可以控制R相和M相的相对含量，从而调节材料的形状恢复性能。
例如，通过合适的固溶处理和时效处理，可以增加R相的含量，提高材料的形状恢复性能。
此外，热处理还可以改善材料的微观结构和晶体缺陷，从而提高材料的记忆效应和形状恢复性能。
热处理过程中的退火和时效处理可以消除材料中的晶格缺陷和位错，提高材料的晶体结构和机械性能。
同时，适当的热处理还可以改善材料的晶界和析出相，提高材料的抗变形和形状恢复性能。
总之，热处理工艺对镍钛记忆合金材料的记忆效应和形状恢复性能具有重要的调控作用。
通过调节材料的晶体结构和相态组成，改善材料的微观结构和缺陷，可以提高材料的记忆效应和形状恢复性能。
这为镍钛记忆合金材料在形状记忆器件、医疗器械和结构材料等领域的应用提供了基础。
此外，除了晶体结构和相态组成的调控外，热处理工艺还可以对镍钛记忆合金材料的性能进行优化。
DOI: 10.3969/j.issn.1000-6826.2021.01.0009真空感应炉熔炼雾化3D打印镍-钛形状记忆合金丝材和球形粉末3D Printing of Ni-Ti Shape Memory AlloyWire and Spherical Powder by Melting and Atomizing in Vacuum Induction Furnace供稿|周睿之1，李享2，郭嘉昕3，郭永喜3 / ZHOU Rui-zhi1, LI Xiang2, GUO Jia-xin3, GUO Yong-xi3金属3D打印技术是以计算机三维设计为蓝本，通过构件分层离散和数控成型系统，采用激光烧结成型工艺、激光熔覆成型工艺或等离子快速沉积工艺等制作三维金属实体的新型工艺技术。
3D打印机按照三维的CAD模型分成若干层将3D打印金属雾化球粉末或专用高端3D打印用的Ni-Ti合金丝材等材料烧结或粘合在一起，然后层层叠加起来，通过不同圈形一层一层的累加，最后打印成一个三维成型实体。
3D打印形状记忆合金材料及制备质量要求形状记忆合金材料经受低温变形后能记住其原来形状，这种现象称为合金形状记忆。
形状记忆合金从稳定的高温奥氏体状态转变为稳定的低温马氏体过程中发生了品体结构转变，相变温度为‒20~80 ℃，变形温度0~5 ℃，可以通过成分轻微变化和热处理来调整。
其中Ti-56Ni、Ti-31Ni、Ti54-57Ni等合金被广泛应用在医学领域。
例如，应用生物医学的外科植入物—人工骨关节、颅骨、头盖骨、胸骨、肋骨、髋骨、膑骨爪、环抱骨接骨板、骨髖内针、牙医骨骼、血管支架等生物材料。
医疗器械、外科植入物对3D打印材料要求严格，从材料生物力学的物理性能和生物相容性考虑，其性能必须满足的主要要求为：(1)国家标准GB24627—2009医疗器械和外科植入物用镍钛形状记忆合金加工材料；(2)具有优良抗腐蚀性能；(3)具有优良生物相容性、生物粘附性、骨骼融合性；(4)具有优良的力学性能、高强度、高稳定、高作者单位：1. 西安工业大学，陕西 西安 710021；2. 陕西秦邦环保科技股份有限公司，陕西 西安 710065；3. 宝钛集团有限公司，陕西 宝鸡 721014抗疲劳强度、高抗拉强度、弹性模量小。
专利名称：处理镍－钛形状记忆合金的方法专利类型：发明专利
发明人：克雷格·沃杰西克
申请号：CN200480011784.2
申请日：20040407
公开号：CN1780924A
公开日：
20060531
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明的一些实施方案提供了处理含有大于50到55原子％镍的镍－钛合金以提供所要求的奥氏体相变温度和/或奥氏体相变温度范围的方法。
在一个实施方案中，该方法包括选择所要求的奥氏体相变温度，并热处理镍－钛合金以调节合金的TiNi相的固溶体中的镍量致使获得稳定的奥氏体相变温度，其中稳定的奥氏体相变温度与所要求的奥氏体相变温度基本相等。
申请人：ATI资产公司
地址：美国俄勒冈州
国籍：US
代理机构：北京市柳沈律师事务所
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