通过弯曲和自由恢复测定镍钛形状记忆合金相变温度的测试方法

形状记忆合金相变温度的常用测量方法
甄睿
【期刊名称】《南京工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(004)001
【摘要】讨论了形状记忆合金相变温度的常用测量方法的现状、优缺点及发展趋势,包括变温X射线法、热分析法、膨胀法、声发射法及电阻法.其中电阻法精度高,电路简单,测量过程对试样的影响小,速度快,被广泛采用.
【总页数】6页(P27-32)
【作者】甄睿
【作者单位】南京工程学院材料工程系,江苏,南京,210013
【正文语种】中文
【中图分类】TG139+.6
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镍钛形状记忆合金相变滞后镍钛形状记忆合金是一种具有特殊性能的金属材料。

它能够在受到外界刺激时发生相变，并在消除刺激后恢复到原始形状。

这种材料的相变滞后是指在相变过程中，其形状改变的时间滞后于外界刺激的时间。

本文将探讨镍钛形状记忆合金的相变滞后现象，并探讨其应用领域和未来发展方向。

我们来了解一下镍钛形状记忆合金的基本特性。

镍钛形状记忆合金的相变是由于其晶体结构的改变所引起的。

在高温状态下，镍钛合金的晶体结构呈现为奥氏体结构，此时其形状可被任意改变。

当温度下降到一定程度时，镍钛合金会发生相变，晶体结构转变为马氏体结构。

在这个过程中，镍钛合金的形状会发生改变，并且能够记忆其原始形状。

当温度再次升高时，镍钛合金会再次发生相变，恢复到原始形状。

然而，镍钛形状记忆合金的相变滞后现象给其应用带来了一定的挑战。

相变滞后意味着镍钛合金的形状改变并不会立即发生，而是需要一段时间。

这种滞后现象对于一些应用来说可能是不可接受的。

因此，科学家们一直在努力研究如何减小相变滞后，以提高镍钛形状记忆合金的应用性能。

在研究中，科学家们发现，相变滞后现象与镍钛合金的组成和处理方式有关。

通过调整合金的成分，可以改变相变滞后的程度。

此外，通过优化材料的加工工艺和热处理条件，也可以改善相变滞后现象。

这些研究为减小相变滞后提供了理论基础和实验依据。

除了研究相变滞后现象本身，科学家们还在探索镍钛形状记忆合金的应用领域。

由于镍钛合金可以根据外界刺激改变形状，因此被广泛应用于医疗领域。

例如，它可以用于制造心脏支架，通过改变形状适应血管的变化。

此外，镍钛合金还可以用于制造矫正器、牙套等医疗器械，帮助矫正牙齿。

这些应用充分发挥了镍钛合金的相变滞后特性，为患者提供了更好的治疗效果。

未来，随着科学技术的不断进步，镍钛形状记忆合金的应用领域还将不断拓展。

例如，在机械工程领域，镍钛合金可以用于制造自适应结构，使机械设备能够根据工作状态自动调整形状，提高工作效率。

一种镍钛形状记忆合金丝及其制备方法应用与流程镍钛形状记忆合金是一种具有独特形状记忆效应的材料，能够通过力作用自动恢复到原有的形状。

这种合金材料具有良好的回弹性、耐腐蚀性和耐疲劳性，因此在机械、航空航天、医疗等领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍一种镍钛形状记忆合金丝的制备方法、应用和流程。

制备方法：1.材料准备：将镍和钛按照一定比例混合，并加入一定量的其他合金元素，如铜、锰等，以提高合金的性能。

2.粉末冶金：将混合好的材料进行粉末冶金处理，包括制备合金粉末和调节合金粉末的滤筒。

3.烧结：将合金粉末放入烧结炉中进行烧结处理，以使得合金粉末颗粒之间形成相互连接的结构。

4.热处理：将烧结后的材料进行热处理，包括固溶处理和时效处理，以改善合金的微观结构和性能。

5.拉丝：将经过热处理的合金坯料进行拉丝处理，制备成丝状材料。

应用和流程：1.制备：将制备好的镍钛形状记忆合金丝进行化学表面处理，以去除杂质和提高表面质量。

2.测试：对处理后的镍钛形状记忆合金丝进行各项性能测试，包括拉伸强度、回弹性、形状记忆效应等。

3.加工：根据具体应用需要，对合金丝进行加工，如切割、弯曲等。

4.使用：将加工好的镍钛形状记忆合金丝应用于具体领域，如医疗器械、机械元件等。

5.校验与维护：对使用过程中的镍钛形状记忆合金丝进行校验和维护，确保其性能和品质。

镍钛形状记忆合金丝的应用非常广泛1.弹簧：利用镍钛形状记忆合金丝的回弹性和形状记忆效应，制作高性能弹簧，用于汽车、家电等领域。

2.医疗器械：应用于骨科手术中的记忆合金丝，可以在体内恢复到原始形状，用于固定骨折等手术。

3.航空航天领域：利用记忆合金丝的形状记忆效应，制造飞行器复杂形状件，如可变形机翼。

4.智能材料：利用镍钛形状记忆合金丝的热敏性能，制造智能窗帘等智能材料产品。

总之，镍钛形状记忆合金丝是一种具有独特性能的材料，在多个领域都有广泛应用的潜力。

通过合适的制备方法和生产流程，可以制备出高质量的合金丝材料，并将其应用于机械、航空航天、医疗等领域，为人类创造更多的便利和创新。

一、概述形状记忆合金（SMAs）是一种具有记忆性能的功能材料，具有形状可逆性和超弹性等独特性能。

其中，niti形状记忆合金由镍和钛两种元素组成，具有优良的记忆性能和机械性能，被广泛应用于医疗器械、汽车、航空航天等领域。

而动态扫描量热仪（DSC）曲线是研究niti形状记忆合金相变行为的重要手段。

二、niti形状记忆合金的基本性能1. 记忆效应niti形状记忆合金具有记忆效应，即在预设的形状被改变后，当受到外力或温度变化等刺激后，能够恢复到其预设的形状，这一特性使得niti形状记忆合金在医疗领域中得到广泛应用，如血管支架等医疗器械的制造。

2. 超弹性niti形状记忆合金还具有超弹性，即在受到外力作用时，能够产生较大的形变而不会发生塑性变形，一旦外力消失，又能够自行恢复原有形状，这种性能使得niti形状记忆合金在汽车和航空航天领域中得到广泛应用。

三、动态扫描量热仪曲线的意义1. 相变温度动态扫描量热仪曲线可以帮助研究人员测定niti形状记忆合金的相变温度，包括马氏体相变和铁素体相变的温度范围和特性，这对于合金的性能评价和应用具有重要意义。

2. 相变热DSC曲线还可以用来测定niti形状记忆合金的相变热，即相变过程中所释放或吸收的热量，这对于理解合金的相变机制和热力学性能具有重要意义。

四、niti形状记忆合金的DSC曲线特征1. 马氏体相变峰在DSC曲线上，马氏体相变通常会呈现出一个明显的放热峰，该峰对应着马氏体相变所释放的热量，通过测定该峰的温度和面积可以得到相变温度和相变热。

2. 铁素体相变峰在DSC曲线上，铁素体相变也会呈现出一个放热峰，该峰对应着铁素体相变所释放的热量，通过测定该峰的温度和面积可以得到相变温度和相变热。

五、niti形状记忆合金的DSC曲线分析1. 相变温度通过分析DSC曲线上的马氏体相变和铁素体相变的温度峰值可以得到合金的相变温度范围，并进一步研究相变温度与合金组织结构和成分之间的关系。

镍钛合金记忆原理镍钛合金是一种形状记忆合金。

它是由镍和钛两种金属元素组成的合金，具有非常特殊的性质，可以随着温度或应力的变化而改变其形状和特性。

镍钛合金的记忆原理是指在不同的外界条件下，它可以通过变形和恢复来改变其形状。

以下是镍钛合金记忆原理的详细解释。

一、形状记忆效应镍钛合金的形状记忆效应是指它可以被加工成一定的形状，然后被“记忆”在某些特定的温度或应力下。

当外界温度或应力改变时，它会自动恢复到原来的形状。

这种记忆效应是由于镍钛合金的相变和晶体结构变化引起的。

在镍钛合金的相变过程中，合金中的晶格结构发生了变化，导致相应的物理性能发生变化。

这种相变涉及到两种不同的结构，即高温相和低温相。

高温相通常是面心立方结构，而低温相通常是体心立方结构。

当镍钛合金被加热到一定温度时，它会从低温相转变为高温相。

然后在冷却过程中，它又会回到原来的低温相状态，这种相变就引起了镍钛合金的形状记忆效应。

二、伸展回收效应镍钛合金的伸展回收效应是指当外加应力超过一定值时，合金会发生变形，但是当外力消失时，合金会自动恢复到原来的状态。

这种效应也被称为“超弹性”效应，是镍钛合金的一种独特性质。

超弹性主要由晶体结构和相变所引起。

镍钛合金的晶体结构中含有很多位错，当外力作用于合金时，这些位错会发生滑移，导致合金发生形变。

但是，在弹性极限范围内，这些位错可以在外力消失时恢复到原来的状态，使合金恢复到原来的形状。

三、应变记忆效应应变记忆效应是镍钛合金的另一种特殊记忆效应。

这种效应是指当外界受到某种影响时，合金的晶格结构发生变化，导致合金的形状和特性发生变化。

例如，将镍钛合金压缩或拉伸至一定程度，然后在特定的温度或应力下让它恢复到原来的形状，这种效应就是应变记忆效应。

应变记忆效应与形状记忆效应有区别，它更加灵活，并且可以适应更多的应用场景。

在某些医学设备和机械装置中，镍钛合金常常被用于应变记忆效应，以实现特定的功能。

总之，镍钛合金具有独特的记忆效应，可以随着外界条件的变化而改变其形状和特性。

ASTM F2063-05及镍钛合金知识与应用2008年3月内容提要镍钛超弹记忆合金基础知识 ASTM F2063-05 介绍镍钛超弹记忆合金的应用 镍钛超弹记忆合金在微创镍钛超弹合金（Nitinol）近等原子比的镍和钛组成的金属间化合物(镍：50 at.% or 55 wt. %) (a nearly equal mixture of nickel (50 at.% or 55 wt. %) and titanium)英文专用名字Nitinol(an acronym for NIckel TItanium Naval Ordinance Laboratory)显示形状记忆效应（Shape Memory Effect）和超弹性行为（Superelasticity）形状记忆效应（Shape Memory Effect ）马氏体相（martensite ):较低温度结构状态（<Ms ）,柔软态,易形变奥氏体相（austenite):较高温度结构状态（>Af ),较高强度,不易形变形变在马氏体状态下进行，加热到奥氏体状态，可恢复到原来的形状 应变不要高于8% AfMs超弹性(Superelasticity)形变在奥氏体状态（austenite) （较高温度>Af）下进行当应力撤除时，材料恢复至原来的形状超弹性应变范围8%从0.5 %至8%的应变范围内，应力基本保持恒定使用温度的影响Dependence on Temperature形状记忆效应和超弹性是一种材料同时兼有的“品质”使用温度影响形状记忆效应或超弹性在高于Af50°C的温度范围内，材料保持超弹性耐腐蚀性能Corrosion Resistant为什么担心NITINOL的耐腐蚀性能？高的Ni 含量（55wt%), 和可能在人体溶液中的溶解表面损坏后的自修复能力与其他材料连接后的电位差腐蚀形成TiO2保护层,耐腐蚀能力优于316L不锈钢Nitinol和316LSS不锈钢具有相当的Ni溶解能力。

YSDAITIICS 77.040.10 H 22中华人民共和国有色金属行业标准YS/T XX －XXXX镍钛形状记忆合金记忆性能测试方法第1部分：拉伸测试方法（送审稿）Test method for shape memory properties of nickel-titanium shape memory alloys—Part 1：Tensile testing201×-××-××发布 201×-××-××实施中华人民共和国工业和信息化部 发布前言本标准是按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草的。

本标准由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243）提出并归口。

本标准起草单位：有研亿金新材料有限公司、有研医疗器械（北京）有限公司、西安思维金属材料有限公司、国标（北京）检验认证有限公司。

本标准主要起草人：冯昭伟、袁志山、贺昕、庞欣、高宝东、李璞、牛中杰、薛飒、熊晓东、李君涛。

I镍钛形状记忆合金记忆性能测试方法第1部分：拉伸测试方法1 范围本标准规定了镍钛形状记忆合金记忆性能拉伸测试方法。

本标准适用于镍钛形状记忆合金丝材、板材、管材等材料与产品的记忆性能测试。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 228.1 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T 6379 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)GB/T 10623金属材料力学性能试验术语GB/T 12160 单轴试验用引伸计的标定GB/T 16825.1 静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准YS/T 1064 镍钛形状记忆合金术语YY/T 0641 热分析法测量NiTi合金相变温度的标准方法3 术语和定义GB/T 10623、YS/T 1064 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

《镍钛形状记忆合金心脏封堵器形状恢复性能评价方法》团体标准编制说明一、工作简况根据《中国生物材料学会关于关于2019年团体标准立项的通知》（2019年10月14日）文件的要求，由中国生物材料学会标准化技术委员会归口，由先健科技（深圳）有限公司负责《镍钛形状记忆合金心脏封堵器形状恢复性能评价方法》团标的制定和验标等工作。

接到任务后,由中国食品药品检定研究院召集相关单位于2019年11月12日～2019年11月13日在北京召开标准研讨会，先健科技（深圳）有限公司作为第一起草单位组织对前期形成的标准草案和验证方案研讨，经讨论确定了标准起草工作组，标准制定的工作计划和各单位负责的工作内容。

中国食品药品检定研究院组织各阶段的标准研讨工作会议，先健科技（深圳）有限公司组织标准的起草、验证、征求意见、送审、报批工作。

先健科技（深圳）有限公司、上海微创医疗器械（集团）有限公司、乐普医疗器械股份有限公司、深圳市医疗器械检测中心、深圳市领先医疗服务有限公司、上海市医疗器械检测中心、江阴法尔胜佩尔新材料科技有限公司按照方案进行标准验证工作。

2019年11月至2020年3月工作组对标准进行了多次讨论，并根据初步的试验验证，对前期形成的草案进行修改，形成标准的征求意见稿。

二、确定学会团体标准主要技术内容（如技术指标、参数等）的论据（包括试验、统计数据）1．A f温度测试方法a)测试方法原理将试样冷却至完全马氏体相状态，试样变形后加热至完全高温奥氏体相状态。

在加热过程中，由于发生马氏体逆相变，试样的形状发生变化，通过测量试验随温度变化的形变量，绘成温度-形变曲线，用切线法在温度-形变曲线上确定A f。

b)测试方法合理性形状记忆合金在低温相变形后，在加热过程中向奥氏体转变自由无约束的恢复动作。

低温相变形后的形状记忆合金，在加热过程中向奥氏体转变自由无约束的恢复动作。

A f温度包括，单阶段相变的加热过程中，马氏体转变为奥氏体的完成温度，或者两阶段相变的加热过程中，R相转变为奥氏体的完成温度。

镍钛形状记忆合金检测标准
镍钛形状记忆合金检测范围
镍钛形状记忆合金丝材，镍钛形状记忆合金胆道支架，医用镍钛形状记忆合金，钛-镍系列形状记忆合金，医疗器械镍钛形状记忆合金，环抱式接骨器镍钛形状记忆合金，镍钛铜形状记忆合金，多孔泡沫镍钛形状记忆合金，牙套镍钛形状记忆合金等。

镍钛形状记忆合金检测项目
含量检测，性能检测，热处理检测，硬度检测，抗拉强度检测，成分检测，晶体结构检测，耐磨性检测，变形温度检测，生物相容性检测，金相腐蚀检测，通电温度检测，拉伸曲线检测，特性曲线检测，杨氏模量检测，显微组织检测，剪切模量检测等。

百检镍钛形状记忆合金检测标准
ASTM F2005-2005(2015)镍钛形状记忆合金术语
YS/T 969-2014镍钛形状记忆合金丝材恒温拉伸试验方法
YS/T 970-2014镍钛形状记忆合金相变温度检测方法
YS/T 1064-2015镍钛形状记忆合金术语
YS/T 1307.1-2019镍钛形状记忆合金记忆性能检测方法第1部分：拉伸检测方法
YS/T 1307.2-2019镍钛形状记忆合金记忆性能检测方法第2部分：弯曲检测方法。

钛合金完全相变温度的检测方法
李晓芹;周义刚;俞汉清;薛月莉;姜文玉;王丽清
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】1990()3
【摘要】本文用金相试验淬火法测定了TC11、TC4、Ti-1023、Ti-679三种不同类型合金的β转变温度。

试验结果表明,钛合金的完全相变温度取决于添加元素的化学成分和含量,成分偏析和组织不均匀对β转变温度的影响很小。

【总页数】4页(P35-38)
【关键词】钛合金;相变;温度;检测
【作者】李晓芹;周义刚;俞汉清;薛月莉;姜文玉;王丽清
【作者单位】西北工业大学;红原锻铸厂
【正文语种】中文
【中图分类】TG166.5
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