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双程镍钛形状记忆合金
双程镍钛形状记忆合金是一种特殊的记忆合金，其独特的性能使它在多个领域都有广泛的应用。
双程镍钛记忆合金具有双程记忆特性，即加热至一定温度后，可以发生形状恢复，同时冷却后又能保持原状。
这种合金的优点在于其形状记忆功能可逆，且具有较高的恢复力和稳定性。
此外，双程镍钛记忆合金还具有良好的耐腐蚀性、高强度、高韧性等特性，使其在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域得到广泛应用。
对于不同的应用领域，双程镍钛形状记忆合金有着多种制备方法和应用形式，例如在医学领域可以用来制造医疗器具、在建筑领域可以用于智能门窗、在智能装备领域可以制作各种传感器和驱动器等。
总体而言，双程镍钛形状记忆合金是一种非常有前途的材料，随着科技的不断发展，它的应用前景将更加广阔。
新型医用无镍不锈钢(BIOSSN4)的细胞毒性评价（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）作者：刘莹，韩雪松，战德松，贾红梅【摘要】目的：评价新型医用无镍不锈钢(BIOSSN4)的细胞毒性。
方法：将BIOSSN4的浸提液与体外培养的小鼠成纤维细胞L929接触后，进行MTT实验来评定材料的细胞毒性，并与传统的医用316L不锈钢的生物学性能相比较。
结果：BIOSSN4对细胞增殖的抑制作用小于316L不锈钢组，统计学分析结果显示：两种金属材料与阴性对照组的吸光度值之间的差异无统计学意义(P0.05)，与阳性对照组之间的吸光度值之间的差异有统计学意义(P0.05)。
结论：BIOSSN4无镍不锈钢具有微弱的细胞毒性，符合临床应用要求，为其应用提供了一定的生物学依据。
【关键词】无镍奥氏体不锈钢;细胞毒性;MTT试验AbstractObjective：To test the cytotoxicity of a new nickel free stainless steel(BIOSSN4)and to evaluate its biocompatibility by comparing its cytotoxicity with the traditional316L medicalstainless steel，Au alloy in vitro.Mthod：after mixing the maceration extraction of the materials and the cultures of L929 cells，we evaluated cytotoxicity by using tetrazolium based colorimetric assay.Results：the cytotoxicity of BIOSSN4was weaker than that of 316Lstainless steel.There was no significant difference among the 2 kinds of metal material and the negative control(P0.05)Conclution：the biological safety of BIOSS4 is considerly good.Key wordsnew nickel free stainless steel(BIOSSN4);cytotoxicity;MTT assy医用金属材料在诸多生物材料中，由于具有较高的强度和韧性，适用于修复和置换人体硬组织[1]。
"■-—= —-m~材料科学与工程学院《材料学科前沿》文献综述题目：钛镍记忆合金在医学领域的应用学生姓名：_________ 张鑫禾I」 _________学号：090601210 _________________专业：____________ 金属材料工程 ______评阅教师：__________________________"■-—= —-m~2012年4月钛镍记忆合金在医学领域的应用摘要：目前镍钛形状记忆合金研究论文数目已居马氏体相变研究领域之首, 而且该材料的应用已涉及诸如电子、机械、医疗、能源、宇航、及日常生活等领域, 显示出强劲的发展势头。
近几年来，在国内外掀起了钛镍合金临床推广应用的高潮。
关键词：钛镍形状记忆合金；基本性质；医学应用、尸■、亠前言钛镍形状记忆合金作为一种集感知和驱动为一体的新型功能材料, 是智能材料结构的重要组员[1], 具有重要的理论及应用研究价值。
钛镍形状记忆合金是一种强度高、耐腐蚀、生物相容性好、无毒、有医学应用前景的功能性材料它在低温相变形后，只需稍加20~300C的温度就能恢复母相所记忆的形状，其伸缩率在20%以上，疲劳寿命达107 次，阻尼特性比普通的弹簧高10倍，具有一般金属无法想象的性质。
因此，普遍应用于口腔科和骨科等诸多医学领域。
近些年来，钛镍记忆合金在治疗各类骨折中更是有着无可取代的重要作用。
下面我将介绍钛镍形状记忆合金的基本特性及在医学中的应用。
1、钛镍记忆合金的生物相容性生物相容性是形状记忆合金能否用于人体的最重要因素[2]。
生物相容性良好的材料在生物体内不会引起过敏反应,不会释放任何离子到生物体的血液中去; 在生物体长久存在而不会发生有害反应。
生物相容性和材料表面特性与生物体炎症及过敏反应密切相关。
许多因素, 如患者健康情况、年龄、免疫状态和材料特性（表面粗糙性、孔隙率、元素毒性）等都可影响人体炎症及过敏反应。
为了评价镍钛形状记忆合金的生物相容性, 防止应用后对机体产生危害, 许多研究对形状记忆合金的每一种元素进行了分析测试。
记忆金属的根本原理是什么记忆金属是一种具有形状记忆效应和超弹性性质的材料。
它能够在外界温度或应力变化时，自动恢复原始形状或大小，这使得它在各种工程和科学领域中得到广泛应用。
记忆金属最常见的例子是镍钛记忆合金，也称为Nitinol（Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory）。
Nitinol是由镍和钛元素组成的合金，具有非常特殊的性质。
记忆金属的根本原理可以归结为其晶体结构的相变行为。
记忆金属的记忆效应是由相变引起的，即晶体结构的变化。
在记忆金属中，存在两种不同的结构：奥氏体（Austenite）和马氏体（Martensite）。
当记忆金属处于较高温度时，即在奥氏体相区域内，其晶体结构呈现规则的立方结构。
而当记忆金属冷却到某一特定温度以下时，马氏体相开始形成，其晶体结构变成了无序的等距多面体结构。
当记忆金属变形时，晶体结构也会发生变化。
在奥氏体相区域内，记忆金属具有良好的可塑性和弹性，可以被外力变形而不会永久保留。
然而，当记忆金属冷却到马氏体相区域内时，形状变得固定，并且有记忆金属的形状记忆效应。
形状记忆效应是指当记忆金属冷却到马氏体相区域内时，其可以被弯曲、拉伸等方式变形，并且会将其外形“记住”。
当记忆金属重新被加热到奥氏体相区域内时，其会自动恢复到原始形状，这种恢复过程称为“反相变”。
这是因为晶格结构的相变使得原子之间的键能够重新排列，从而使原来的形状重新出现。
除了形状记忆效应之外，记忆金属还具有超弹性的特点。
超弹性是指记忆金属在变形后能够完全恢复到原始状态而不会出现塑性变形。
这是由于马氏体相的多晶结构在受到应力时会发生位错滑移，使得晶格产生弹性畸变。
当应力消失时，马氏体相会快速转变为奥氏体相，并恢复到原始形状，从而实现了超弹性效应。
记忆金属的根本原理可以通过晶格结构的相变和位错滑移解释。
在奥氏体相区域内，晶体结构比较规则，弹性较高，原子之间的键能以较大弯曲角度来适应外力变形。
形状记忆合金在机器人领域的应用研究形状记忆合金，顾名思义，是一种可以记住原来形状并在被变形后恢复到原来形状的特殊合金。
它可以在被激活后，展现出类似于肌肉的收缩和伸展的功能，而这一特性为其在机器人领域的应用提供了新的可能性。
本文就形状记忆合金在机器人领域的应用研究及其前景进行探讨。
一、形状记忆合金的特性及制备方法形状记忆合金的典型组成是镍钛合金，它有一个重要的性质，即当被弯曲、转折或拉伸等形变后，可以持久地留下这些状态。
当质量被逐渐供电的时候，合金便会变形，并且可以以最初的形状恢复。
在过去，由于其特殊的材质，制备困难，所以应用十分有限。
然而随着技术的发展和对其性能的不断研究，如今形状记忆合金已经可以进行大规模的制备和应用，并被广泛用于机器人等领域。
二、形状记忆合金在机器人手臂领域的应用智能机器人是未来发展的趋势之一，而除了拥有丰富的知识和技能外，机器人的灵活性甚至可以直接关系到其实用价值。
现在，越来越多的厂商开始尝试将形状记忆合金应用于机器人领域，尤其在机器人手臂的设计上。
在利用形状记忆合金进行机器人手臂设计时，通常会把合金包裹在机器人手臂骨骼的表面。
骨骼用绳索连接，以使合金能够利用电流变形。
该手臂可以像人类肌肉一样伸展和收缩，从而实现与人类肢体的运动方式类似的操作，更接近人类生理结构。
三、形状记忆合金在机器人行动机制方面的应用形状记忆合金的另一个应用领域是机器人行动机制。
例如，现在的机器人能够通过整个机器人身体内的传感器监测其环境。
当机器人在一个狭窄的区域中行驶时，传感器可以检测到狭窄的空间，导致机器人无法自由移动。
这时，可以利用形状记忆合金使机器人变形，以适应环境。
通过机器人的传感器数据和控制系统的反馈，可以使形状记忆合金材料变形，帮助机器人通过狭窄的区域。
四、形状记忆合金在其他领域的应用除了机器人领域之外，形状记忆合金还可以应用于许多其他领域，例如航空航天、汽车制造和建筑等方面。
航空航天领域的发动机、起落架、燃料电池以及污水处理设备和智能建筑材料都可以使用形状记忆合金制成。
镍钛记忆合金材料参数
镍钛记忆合金材料参数：
1、相变温度：分为三种类型，分别是：TiNi-01型、TiNi-02型、TiNi-SS
型。TiNi-01型的相变温度在20℃-40℃；TiNi-02型的相变温度在45℃
-90℃；TiNi-SS型的相变温度在5℃-15℃。
2、物理性能：抗拉强度为850 MPa，屈服强度为195～690 MPa，延
伸率为25～50%。
3、化学成分：其中Ni的含量为55.4%-56.2%，碳含量小于等于0.07%，
氢含量小于等于0.005%，氧含量小于等于0.05%，氮含量小于等于
0.05%。
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。
形状记忆合⾦形状记忆合⾦摘要：扼要地叙述了形状记忆合⾦及其性能，介绍了形状记忆合⾦在许多领域的应⽤以及未来的⼀些发展趋势。
关键词：形状记忆合⾦、应⽤⼀、形状记忆合⾦的发展形状记忆合⾦是在⼀个偶然的机会中，⽆意间被发现的。
那是1961年春末夏初的事情，⼀天，美国海军的⼀个研究所军械研究室的冶⾦专家彼勒，因在其试验的⼯程中需要⼀批特殊的合⾦丝——镍（Ni）钛(Ti)合⾦丝（⼜称NT合⾦）。
由于从仓库领来的这些细丝弯弯曲曲盘在⼀起，于是彼勒让⼯作⼈员把它们⼀根⼀根的拉直备⽤，然⽽在这⼀过程中，⼯作⼈员惊异的发现，这些被拉直的镍钛合⾦丝在接近⽕源时，奇迹出现了，它们马上⼜恢复到与领来时完全⼀样的弯曲形状，堆积在⼀起。
冶⾦专家彼勒对此是既感到惊异⼜⾮常有兴趣。
为了证实这种现象的存在，他⼜进⾏了多次重复实验进⾏验证，把弯曲的镍钛合⾦丝拉直后再加热，当弯曲的镍钛合⾦丝升⾼到⼀定的温度时，这些合⾦丝果然⼜恢复到了原先的弯曲状态。
彼勒的实验结果表明：镍钛合⾦具有“单向”形状记忆功能，它能“记住”⾃⼰在较⾼温度状态下的形状，⽆论平时把它变成何种形状，只要把它加热到某⼀特定的温度，它就能⽴即恢复到原来的形状。
免费论⽂，记忆能⼒。
将NT合⾦加⼯成⼀定的形状，在300℃～1000℃温度下热处理30分钟，这种合⾦就能“记住”⾃⼰的形状。
在彼勒研究的基础上，科学家们通过进⼀步的研究与实验还发现：⾃然界确实存在着能恢复原状的物质。
科学家们把镍钛合⾦所具有的这种特性称为合⾦的“形状记忆效应”；称这种能恢复原状的合⾦为形状记忆合⾦。
科学家们在深⼊研究的过程中还发现，许多合⾦，如⾦镉合⾦、铜铝镍合⾦、铜锌合⾦等，也有如同镍钛合⾦⼀样的形状记忆功能。
⼆、形状记忆合⾦的性能（⼀）超弹性特性（伪弹性，机械形状记忆效应）形状记忆合⾦的机械性质优良，能恢复的形变可⾼达10％，⽽⼀般⾦属材料只有0.1％以下，⼏乎⾼出普通⾦属材料弹性应变两个数量级 ,可⽤来提⾼材料的冲击韧性将编制成⽹状的NiTi合⾦丝贴在⾼分⼦材料表⾯，明显提⾼了冲击韧性。
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合金材料，其中最重要的特性之一就是相变滞后。
相变滞后是指合金材料在相变过程中存在一定的温度延迟，即相变开始和结束温度并不完全相同。
本文将就镍钛形状记忆合金的相变滞后进行详细介绍。
我们需要了解镍钛形状记忆合金的基本概念。
镍钛形状记忆合金是一种能够在温度变化时产生形状记忆效应的合金材料。
其基本组成是镍和钛两种金属元素，通常以NiTi合金的形式存在。
镍钛合金由于其特殊的晶体结构，在相变过程中能够表现出形状记忆和超弹性等优异性能。
相变滞后是镍钛形状记忆合金的一种重要特性，它主要与合金中的相变温度和相变类型有关。
一般来说，镍钛合金的相变温度包括A 相变和M相变两种。
A相变是指合金从高温相变为低温相的过程，而M相变是指合金从低温相变为高温相的过程。
在进行相变过程中，合金存在相变起始温度和相变结束温度两个关键温度点。
相变滞后是指合金在相变过程中，这两个温度点之间存在一定的温度差。
这是因为镍钛形状记忆合金的相变过程是一个复杂的热力学过程，涉及到晶体结构的相变和晶格参数的变化等。
相变滞后的存在导致了合金在相变过程中具有一定的延迟性，使得相变过程不是完全瞬时发生的。
相变滞后对镍钛形状记忆合金的性能有着重要的影响。
首先，相变滞后使得合金在相变过程中具有一定的稳定性。
相变滞后温度的存在使得合金在相变过程中不会受到外界温度的轻微变化而频繁地发生相变，从而保证了合金的相变过程的可控性和稳定性。
相变滞后还使得合金具有一定的耐久性。
相变滞后的存在使得合金可以在相变过程中承受一定的应力变化。
当合金在相变过程中受到外界应力作用时，由于相变滞后的存在，合金可以通过吸收和释放应力来缓冲应力的变化，从而减轻合金的损伤和疲劳。
相变滞后还使得镍钛形状记忆合金具有一定的记忆性能。
相变滞后使得合金在相变过程中可以保持一定的形状记忆效应，即在恢复温度范围内，合金可以自动恢复其预先设定的形状。
镍钛记忆合金细胞毒性研究
镍钛形状记忆合金是近年来得到应用的一种新型金属生物材料，目前在牙齿整畸、脊椎矫形、颅骨修补、断骨接合等方面均开始得到应用。
在人体管道内支撑架应用方面研究尤其活跃，应用前景十分诱人。
但由于镍钛合金含有50%原子百分比的具有致癌性的N i元素，因此医学界对镍钛合金作为人体植入材料的安全性存在普遍的担心。
本工作通过对317L不锈钢和镍钛合金耐腐蚀性能及细胞毒性的对比研究，试图为镍钛合金的医学应用提供依据。
1、材料及试验方法
采用比316L不锈钢具有更高耐腐蚀性能的317L不锈钢(OOCr19Ni14Mo3N)作为对照。
所用镍钛合金为近等原子比合金(其重量百分比为Ti-55%N i)。
合金的逆相变温度A s≈31℃，A f≈34℃。
试样经砂纸逐级机械打磨，最后均经M3粒度的氧化铝抛光粉机械抛光。
部分试样的氧化处理在箱式电炉中进行，电化学阳极极化试验在HDV-7C型恒电位仪上用恒电位法进行。
浸泡试验用试样总面积10cm2，悬挂在约60ml浸泡液中，每隔约4～8天时间从浸泡
池中取115mL溶液，用岛津AA 6501F原子吸收谱仪测量N i离子浓度，从而计算浸泡试样的N i离子释放速度。
浸泡试样表面显微观察在New phot-21型卧式显微镜上进行。
电化学电解液及浸泡液均为1% N aC l溶液，恒温37℃，其中浸泡试验在CO 2培养箱中进行。
细胞毒性试验的靶细胞选用BHK-21细胞。
培养液为10%小牛血清，每毫升含青霉素和链霉素各100ug。
TiNi及317L合金颗粒直径约5～50um，培养液中加颗粒1ug/ml空白对照组仅用10%小牛血清作细胞培养液，培养时间约3周。
2、试验结果
2.1 阳极极化行为
镍钛合金试样经表面氧化处理后，维钝电流明显减小，击穿电位显著提高。
试验还发现，当上述4种试样阳极极化击穿后，再钝化电位均较低。
抛光态317L为- 200mV；抛光态镍钛合金为- 150mV；300℃和400℃氧化处理的镍钛合金试样分别为- 50mV和+50mV (SCE )。
2.2 N i离子释放速度
随浸泡时间延长，N i离子的释放量逐渐增加。
可以计算得到，抛光态镍钛试样的释放速度约为1.44×10- 3ug/cm2·h；抛光态317L试样约为1. 29×10- 3ug/m2·h，两者的N i离子释放速度基本接近，若假设合金中的其它合金元素按重量百分比同时被腐蚀，则可计算得到失厚率，镍钛合金和317L合金分别为0. 036um年和0. 1Λm年。
这一腐蚀速度数值与薛淼等人用失重法测得的相近，但远低于O sh i-da等人测得的数值。
对上述经1个月时间浸泡的试样进行表面金相观察后发现，抛光态的317L和镍钛合金试样均发生了较明显的点蚀。
其中317L试样无论是点蚀孔的大小，还是点蚀孔的密度，均
大于镍钛合金试样，但在金相显微镜下，镍钛合金试样的点蚀孔通常较黑，这可能是因为点蚀孔深度较深的缘故。
经300℃和400℃氧化处理的镍钛合金试样点蚀现象均较轻，尤其是400℃氧化处理试样，仅能观察到很少几处点蚀孔，说明氧化处理后明显提高了抗点蚀能力。
2.3 细胞转化试验
未氧化处理的镍钛合金和317L合金颗粒均可见明显的形态转化克隆，其体积大，染色深，肉眼即可容易分别。
镜下可见细胞失去成纤维细胞形态，大小不一，核深染且大小不等，核仁明显，有细胞重叠且排列紊乱。
这种形态细胞的显微照片，形态转化克隆的统计结果表明，未氧化处理镍钛合金和317L合金颗粒组的转化率分别为13.46%和14.11%。
两组基本接近，说明其细胞毒性的程度相当。
空白对照组和经400℃氧化处理1h的镍钛合金颗粒组基本是正常克隆，它由单层生长的梭形成纤维细胞组成。
细胞形态一致，核淡染，呈束状或放射状规则排列。
统计表明，空白对照组的转化率为0，经氧化处理镍钛组为1.56%，两组的转化率无显著差异，说明经氧化处理后镍钛合金的细胞毒性程度明显降低。
3讨论
在1% N aC l溶液中的电化学阳极极化试验表明，T iN i和317L合金试样的再钝化电位E rp明显低于击穿电位Eb，说明两种材料均存在点腐蚀倾向。
这在浸泡试样的表面点蚀孔观察中得到证实。
浸泡过程中的N i离子释放可能主要与这种点腐蚀相关。
1%N aC l溶液是一种近似生理环境的腐蚀介质，可以推测在植入人体后，点蚀也将不同程度地发生。
因此，不经表面处理的镍钛合金作为长期植入人体的植入器械可能并不十分合适。
但由于镍钛合金与317L不锈钢具有基本接近的N i离子释放速度，因此我们认为，凡是317L型不锈钢已经使用的场合，例如接骨板、支撑架及牙齿矫型丝等，用T iN i合金应该是安全的。
此外，本工作还表明，镍钛合金若经表面氧化处理后耐蚀性能可得到显著提高，这与钛及TC4合金的结果相同。
耐蚀性的提高与氧化处理使镍钛合金表面形成致密的富钛氧化膜有关。
在300℃～400℃氧化处理形成的表面氧化膜很薄，并不影响合金的形状记忆效应和逆相变温度。
文献还指出，镍钛合金表面处理获得的氧化膜即使变形后也不破裂，对基体仍具有较高的保护性。
由此可见，表面钛阳极氧化处理可作为改善镍钛合金耐蚀性及生物相容的一种有效的表面改性方法。
更多信息请了解“钛阳极氧化、钛合金阳极氧化”。
