Никель 55/титан 45 с памятью формы,1

### **Никель-титановый сплав с памятью формы (Ni₅₅Ti₄₅) - нитинол** #### **Обзор** **Никель-титановый сплав с памятью формы (Ni₅₅Ti₄₅)**, коммерчески известный как **Нитинол** (Nickel-Titanium Naval Ordnance Laboratory), представляет собой замечательное интерметаллидное соединение, которое проявляет два уникальных свойства: **эффект памяти формы** и **сверхупругость** (псевдоупругость). Этот почти эквиатомный сплав может «запоминать» свою первоначальную форму и возвращаться к ней при нагревании выше температуры преобразования, а также демонстрировать исключительную упругость (до 8% восстанавливаемой деформации) в сверхупругом состоянии. Эти свойства делают его одним из самых важных функциональных материалов в современной инженерии и медицине. --- #### **Химический состав (атомный % / вес %)** | Элемент | Атомарный % | Масса, % (прибл.) | |---------|-------------|-----------| | **Никель (Ni)** | **54,5-55,5%** | **~54,5-55,5%** | | **Титан (Ti)** | **Баланс** | **~44,5-45,5%** | | **Углерод (C)** | **≤ 0,05%** | **Контроль примесей** | | **Кислород (О)** | **≤ 0,05%** | **Контроль примесей** | | **Кобальт (Co)** | **0-0.05%** | **Регулировка температуры преобразования** | *Примечание: Температура трансформации очень чувствительна к изменениям состава - изменение содержания никеля на 0,1% может изменить температуру трансформации на ~10°C.* --- #### **Физические и механические свойства** | Собственность | Аустенитная фаза | Мартенситная фаза | |----------|----------------|------------------| | **Плотность** | **6,45 г/см³** | **6,40 г/см³** | | **Температура плавления** | **~1310°C** (2390°F) | **~1310°C** (2390°F) | | **Температура преобразования** | ** от -100 °C до +100 °C ** (регулируется с помощью композиции) | | | **Теплопроводность** | **10-18 Вт/м·К** | **8,5-10 Вт/м·К** | | **Удельное электрическое сопротивление** | **80-100 μОм·см** | **70-80 μОм·см** | | **Удельная теплоемкость** | **320-460 Дж/кг· К** | **320-460 Дж/кг· К** | | **Модуль Юнга** | **75-83 ГПа** | **28-41 ГПа** | | **Прочность на разрыв** | **800-1100 МПа** | **~100-800 МПа** | | **Удлинение** | **15-20%** | **30-50%** | | **Восстанавливаемый штамм** | **До 8%** (сверхэластичный) | **До 8%** (память формы) | | **Усталостная прочность** | **Отлично** (вращающийся луч: ~500 МПа) | | --- #### **Характеристики преобразования** | Параметр | Типовой ассортимент | |-----------|---------------| | **Аустенитовый старт (как)** | ** От -100°C до +100°C** | | **Отделка из аустенита (AF)** | **Регулируется в зависимости от состава и обработки** | | **Мартенсит Старт (мс)** | **Обычно на 20-50°C ниже As** | | **Мартенситовая отделка (Mf)** | **Обычно на 20-50°C ниже Мс** | | **Гистерезис (As-Ms)** | **20-50°C** | | **Энтальпия трансформации** | **~28 Дж/г** | --- #### **Основные характеристики и применение** **Ключевые характеристики:** - **Эффект памяти формы**: Способность восстанавливать заданную форму при нагревании - **Сверхупругость**: Чрезвычайная эластичность (до 8% восстановления при деформации) - **Биосовместимость**: Отлично подходит для применения в медицинских имплантатах - **Демпфирующая способность**: Высокая вибрация и амортизация - **Износостойкость**: Хорошая стойкость к абразивному износу - **Коррозионная стойкость**: сравнима с титановыми сплавами **Типичные области применения:** **Медицинские приборы:** - **Стенты**: сосудистые, пищеводные и билиарные стенты - **Ортодонтические дуги**: Непрерывная подача светового усилия - **Проводники**: устойчивые к перегибам хирургические инструменты - **Костные пластины и винты**: Самосжимающиеся ортопедические имплантаты - **Хирургические инструменты**: Гибкие и управляемые инструменты ** Промышленное применение: ** - **Муфты**: Трубные муфты для аэрокосмической и морской промышленности - **Приводы**: Тепловые приводы для автомобильной и аэрокосмической промышленности - **Клапаны**: Терморегулирующие клапаны - **Робототехника**: Искусственные мышцы и гибкие механизмы - **Потребительские товары**: Оправы для очков, антенны сотовых телефонов **Аэрокосмическое применение:** - **Развертываемые конструкции**: Спутниковые антенны, солнечные батареи - **Гасители вибраций**: Системы несущих винтов вертолетов - **Морфинг структур**: Адаптивные поверхности крыльев --- #### **Международные стандарты и спецификации** | Стандарт | Обозначение | Описание | |----------|-------------|-------------| | **ASTM** | **Ф2063** | Стандартная спецификация на деформируемые никель-титановые сплавы с памятью формы | | **ASTM** | **F2005** | Терминология для никель-титановых сплавов с памятью формы | | **ИСО** | **12405** | Имплантаты для хирургии - никель-титановый сплав с памятью формы | | **УТП** | **Класс VI** | Тестирование на биосовместимость с Фармакопеей США | | **FDA** | **510(k)** | Требования к допуску к медицинским изделиям | --- #### **Производство и обработка** **Доступные формы:** - **Стержень и стержень**: диаметр от 0,1 мм до 100 мм - **Проволока**: диаметр от 0,05 мм до 5 мм - **Трубка**: Для производства стентов - **Лист и полоса**: толщина от 0,1 мм до 5 мм - **Пользовательские формы**: Для конкретных применений **Руководство по обработке:** - **Горячая обработка**: 700-900°C (избегайте окисления) - **Холодная обработка**: С промежуточным отжигом - **Термическая обработка**: 400-600°C для настройки формы - **Обработка поверхности**: Электрополировка, пассивация - **Соединение**: Лазерная сварка, пайка специальными техниками --- #### **Контроль качества и тестирование** - **Химический анализ**: ICP, анализ горения для междоузельных элементов - **Температура преобразования**: ДСК, испытания на изгиб и свободное восстановление - **Механические испытания**: Испытания на растяжение, усталость и долговечность - **Микроструктурный анализ**: СЭМ, ПЭМ для идентификации фаз - **Биосовместимость**: цитотоксичность, сенсибилизация, имплантационные тесты - **Функциональное тестирование**: Циклы срабатывания, испытания на восстановление при деформации --- #### **Резюме** **Сплав с памятью формы никель 55/титан 45 (нитинол)** представляет собой функциональный материал, меняющий парадигму, который произвел революцию во многих областях, в частности, в технологиях медицинского оборудования. Его уникальное сочетание памяти формы и сверхупругих свойств в сочетании с превосходной биосовместимостью и коррозионной стойкостью позволило найти инновационные решения в минимально инвазивной хирургии, ортодонтии и сердечно-сосудистой медицине. Способность сплава выполнять механическую работу за счет термической активации и его исключительная эластичность продолжают вдохновлять на новые применения в аэрокосмической, автомобильной и потребительской промышленности. Несмотря на то, что нитинол требует специализированных технологий производства и обработки, его уникальные возможности обеспечивают его непрерывный рост и развитие в качестве ключевого передового материала для инженерных задач 21-го века.

Упаковка Стандартная упаковка: Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 3224 галлонов на поддонах для жидкости Специальная упаковка доступна по запросу.