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  • 鎳鈦合金超彈記憶合金物理特性和用途是什么?




    1、形狀記憶特性(shape memory) 形狀記憶是當(dāng)一定形狀的母相由Af溫度以上冷卻到Mf溫度以下形成馬氏體后,將馬氏體在Mf以下溫度形變,經(jīng)加熱至Af溫度以下,伴隨逆相變,材料會自動恢復(fù)其在母相時的形狀。實(shí)際上形狀記憶效應(yīng)是鈦合金的一個由熱誘發(fā)的相變過程。

    2、超彈性 (superelastic) 所謂的超彈性是指試樣在外力作用下產(chǎn)生遠(yuǎn)大于起彈性極限應(yīng)變量的應(yīng)變,在卸載時應(yīng)變可自動恢復(fù)的現(xiàn)象。即在母相狀態(tài)下,由于外加應(yīng)力的作用,導(dǎo)致應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變發(fā)生,從而合金表現(xiàn)出不同于普通材料的力學(xué)行為,它的彈性極限遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通材料,并且不再遵守胡克定律。

    和形狀記憶特性相比,超彈性沒有熱參與。總而言之,超彈性是指在一定形變范圍內(nèi)應(yīng)力不隨應(yīng)變的增大而增大,可將超彈性分為線性超彈性和非線性超彈性兩類。前者的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中應(yīng)力與應(yīng)變接近線性關(guān)系。非線性超彈性是指在Af以上一定溫度區(qū)間內(nèi)加載和卸載過程中分別發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變及其逆相變的結(jié)果,因此非線性超彈性也稱相變偽彈性。

    合金的相變偽彈性可達(dá)8%左右。 鎳鈦合金的超彈性可隨著熱處理的條件的變化而改變,當(dāng)弓絲被加熱到400oC以上時,超彈性開始下降。

    3、口腔內(nèi)溫度變化敏感性:不銹鋼絲和CoCr合金牙齒矯形絲的矯治力基本不受口腔內(nèi)溫度的影響。超彈性鎳鈦合金牙齒矯形絲的矯治力隨口腔溫度的變化而變化。

    當(dāng)變形量一定時。溫度升高,矯治力增加。一方面,它可以加速牙齒的運(yùn)動,這是因?yàn)榭谇粌?nèi)的溫度變化會刺激由于矯治器件造成造成毛細(xì)滯息的血流停滯部位的血液流動,從而使得在牙齒移動過程中修復(fù)細(xì)胞得到充分營養(yǎng),維持其生機(jī)和正常功能。另一方面,正畸醫(yī)生無法精確控制或測量口腔環(huán)境下的矯治力。

      4、抗腐蝕性能:有研究表明鎳鈦絲的抗腐蝕性能與不銹鋼絲相仿

      5、抗毒性:鎳鈦形狀記憶合金特殊的化學(xué)組成,即這是一種鎳鈦等原子合金,含約50%的鎳,而已知鎳有致癌和促癌作用。一般情況下,表面層鈦氧化充當(dāng)了一種屏障,使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性。

      表面層的TiXOy和TixNiOy能抑制Ni的釋放。

      6、柔和的矯治力:目前商業(yè)上應(yīng)用的牙齒矯形金屬絲包括奧氏體不銹鋼絲、鈷--鎳合金絲、鎳鉻合金絲、澳大利亞合金絲、鈦合金絲。關(guān)于這些正畸矯正金屬絲在拉伸試驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)條件的載荷-位移曲線。

      鎳鈦合金的卸載曲線平臺最低也最平,說明它最能提供持久柔和的矯治力。

      7、良好的減震特性:由于咀嚼及磨牙對于弓絲造成的震動越大,對牙根及牙周組織的損害越大。通過不同弓絲衰減實(shí)驗(yàn)的結(jié)果研究發(fā)現(xiàn),不銹鋼絲震動的振幅比超彈性鎳鈦絲大,超彈性鎳鈦弓絲初始震動振幅僅為不銹鋼絲的一半,弓絲良好的震動和減震特性對于牙齒的健康很重要,而傳統(tǒng)弓絲如不銹鋼絲,有加重牙根吸收的傾向。

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