生物医用多孔Ti-Ni形状记忆合金的研究进展

多孔NiTi形状记忆合金的制备及性能

材料工程／２１０１年３期
多孔Ｎｉｉ状记忆合金的制备及性能Ｔ形
ＰｒｐｒｙａｄＰｒｐｒｔｏｎｏｒｕｓＮｉａｅｏＴｉＳｈｐｍｙＡｌｙ
ＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，ａｂｎ１０８ｉｅｓｔｏｃｅｃｎｃｎｌｇＨｒｉ５０Ｏ，Ｃｈｎ）ｙｉａ
摘要：用球磨后的Ｎｉ合金粉末为原料，采Ｔｉ添加尿素作为造孔剂，用粉末烧结法制备多孔Ｎｉｉ状记忆合金。研究利Ｔ形烧结温度、温时间和预成型压力等条件对制备的多孔Ｎｉ合金组织结构和力学性能的影响。结果表明：对于传统保Ｔｉ相
ｏｓｎｇａｌｇｙｕｉｂｌｍｉｌｄＮｉｗｄｒｓａｌｅＴｉｐｏｅａｒｗｍａｅｉｌｎｄａｄｉｕｅａａｏｅｆｒｎａｎ．Ｔｈｔｒａａｄｎｇｒａｓｐｒ — ｏｍｉｇｇｅｔｅｅｆｃｓｏｉｅｉｅｐｒｔｒｆｅｔｆｓｎｔｒｎｇｔｍｅａｕｅ，ｈｏｄｉｉｅａｅｆｍｉｇｐｒｓｕｒｎｔｅｍｉｒｓｒｃｕｅａ — ｌｎｇｔｍｎｄｐｒ —ｏｒｎｅｓｅｏｈｃｏｔｕｔｒｎｄｍｅｃｎｉａｏｒｉｓｏｆｔｅａｅｏｒｓＮｉＭＡｓｓｕｅｈａｃｌｐｒｐｅｔｅｈｅｐｒｐｒｄｐｏｕＴｉＳｗａｔｄｉｄ．Ｔｈｅｒｓｌｓｓｗｈａ：ｃｍｐｒｄｅｕｔｈｏｔｔｏａｅｗｉｈｃｎｎｔｏａｉｅｉｇｏｘｕｒｏｔｏｖｅｉｎｌｓｎｔｒｎｆｍｉｔｅｐｗｄｅｎ，ｔｒｏｆＮｉａｄＴｉｈｅｐｈａｅｃｎｓｉｕｎｔｆｔｅｐｏＴｉｓｏｔｔｅｓｏｈｏｒｕｓＮｉａｌａｅｂｈｓｍｅｈｏｓｍｏｅｐｕｅＡｎｄｗｉｈｔｅｉｒａｉｔｉｅｉｔｍｐｅａｕｒｌｏｙｍｄｙｔｉｔｄｉｒｒ．ｔｈｎｃｅｓｎｇｏｆｈｅｓｎｔｒｎｇｅｒｔｅ，ｔｈｅ

医用多孔Ni-Ti形状记忆合金的制备和性能研究进展

以上。ＴｉＨ的加入可以减轻钛粉的氧化现象组织缺失的修复和替代及关节
替代等领域。如何获得能够诱导骨组织或器官再生的多孔
Ｎｉ — Ｔｉ形状记忆合金是目前的研究热点。本文对多孔ＮＴｉ
医用多孔Ｎｉ — Ｔｉ形状记忆合金的制备和性能研究进展／董晓蓉等
・７１・
医用多孑ＬＮｉ — Ｔｉ形状记忆合金的制备和性能研究进展
董晓蓉，左孝青，钟子龙，谢香云
（昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明６５００９３）
ｔｕｒｅｓ，ｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｅｆｆｅｃｔ，ｓｕｐｅｒ－ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ａｎｄｂｉｏｅｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｒｏｕｓＮｉ－ＴｉＳＭＡｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｒｅｍａｉｎｅｄｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｓｅａｓｐｅｃｔｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＮｉ — ＴｉＳＭＡｓｔｕｄｙｉｓｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ．
ＫｅｙｗｏｒｄｓｐｏｒｏｕｓＮｉ－Ｔｉｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｓ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

多孔Ni—Ti形状记忆合金低频内耗性能测量研究

试研究。结果表明：马氏体正逆相变温度内耗表现上有峰值出现，为是相变过程中运动或静止的界面在外加交变认
应力作用下驰豫造成的。关键词：多孔Ｎ — 合金；低频力学驰豫谱仪；内耗ｉ
中图分类号：Ｔ２文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ４５２０）１０６ — ３Ｇ１２０８５７（０７０ —０８０
以通过控制制备工艺参数加以调整而与人体硬组织的性能相匹配等，在骨替换材料方面显示出很大的
优越性，引起了世界各国科学家的浓厚兴趣，越来越多的科学家开始对多孑ｉＴ形状记忆合金进行深ＬＮ— ｉ
入的研究Ｉ１２。－３
本文利用苏州市职业大学现代测试技术研究所设计改进的ＬＲ１Ｍ一型低频力学驰豫谱测量系统（低频扭摆式内耗仪）对多孑ｉＴ形状记忆合金的Ｌ —ｉＮ内耗性能进行研究。
兼容性；多孑ｉＴ合金的机械性能和弹性模量可ＬＮ－ｉ
内耗，就可以用共振系统的实验方法进行测量，即使用强迫振动方法，直接测量应变落后于应力的相角，从而求得内耗，这适用于振动频率远小于系统的共振频率的情况［５１。
本文研究的方式是采用完全马氏体相变内耗变温测量法对试样的相变内耗进行研究，就是在内耗测量时所涉及的温度范围跨越整个的相变温区，用随着温度的变化来测量材料的内耗值，这是最常见的一种测量内耗曲线方法。通常报道的内耗测量温度范围是从液氮温度（７到３０被称为低温内７Ｋ）０Ｋ（

记忆合金论文

河南农业大学机电工程学院《非金属材料》课程论文题目：形状记忆合金姓名：学号：专业班级：论文方向：任课教师：论文：形状记忆合金摘要：本论文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景【关键词】：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用前景。

正文：记忆金属又叫形状记忆合金。

上个世纪70年代，世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。

记忆合金是一种颇为特别的金属条，它极易被弯曲，我们把它放进盛着热水的玻璃缸内，金属条向前冲去；将它放入冷水里，金属条则恢复了原状。

在盛着凉水的玻璃缸里，拉长一个弹簧，把弹簧放入热水中时，弹簧又自动的收拢了。

凉水中弹簧恢复了它的原状，而在热水中，则会收缩，弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩，收缩再拉开。

这些都由一种有记忆力的智能金属做成的，它的微观结构有两种相对稳定的状态，在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在较低的温度下合金可以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去。

这种材料就叫做记忆金属（memory metal）。

它主要是镍钛合金材料。

例如，一根螺旋状高温合金，经过高温退火后，它的形状处于螺旋状态。

在室温下，即使用很大力气把它强行拉直，但只要把它加热到一定的“变态温度”时，这根合金仿佛记起了什么似的，立即恢复到它原来的螺旋形态。

这种现象我们对应的称之为“形状记忆”形状记忆合金之所以具有变形恢复能力，是因为变形过程中材料内部发生的热弹性马氏体相变。

形状记忆合金中具有两种相：高温相奥氏体相，低温相马氏体相。

根据不同的热力载荷条件，形状记忆合金呈现出两种性能。

形状记忆效应（shape memory effect）我们又可以分为两种：单程记忆效应和双程记忆效应以及全程记忆效应。

其中：单程记忆效应。

形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

TiNiMo形状记忆合金的相变_形状记忆效应与力学性能研究

收稿日期:2003210231;修订日期:2004205218基金项目:总装预研资助项目文章编号:100026893(2004)0620611204Ti NiMo 形状记忆合金的相变、形状记忆效应与力学性能研究丁　振,刘福顺,李　岩,徐惠彬(北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京　100083)Study on Phase T ransformation B ehaviors ,Sha pe Memory E ffects andMechanical Properties of TiNiMo Shape Memory AlloysDIN G Zhen ,L IU Fu 2shun ,L I Yan ,XU Hui 2bin(School of Materials Science and Engineering ,Beijing University of Aeronautics andAstronautics ,Beijing 100083,China )摘　要:研究了TiNiMo 形状记忆合金的相变特性、形状记忆效应和力学性能,结果表明:TiNiMo 合金存在一个R 相变,Mo 的加入降低了TiNi 合金的马氏体相变开始温度(Ms ),Ti 50Ni 48.5Mo 1.5和Ti 50Ni 48Mo 2.0合金的Ms 分别达到了-85℃,-103℃,这两种合金分别在8.51%和8.26%的预应变下获得了8.06%和7.71%的形状记忆效应。

Ti 50Ni 48Mo 2.0合金的屈服强度和抗拉强度分别为589MPa 和799MPa ,比Ti 50Ni 48Fe 2.0的相应强度分别高73%和31%,同时Ti 50Ni 48.5Mo 1.5的力学性能也较为优异,因而TiNiMo 合金是很有发展潜力的新型的记忆合金接头材料。

关键词:TiNiMo 合金;相变特性;形状记忆效应;力学性能;管接头中图分类号:V252;TG 139+16 文献标识码:AAbstract :Phase transformation behaviors ,shape memory effects and mechanical properties of TiNiMo shape memo 2ry alloys are investigated.It is found that a R phase transformation exists in TiNiMo alloy ,and the adition of Mo will lower the martensite start (Ms )temperature of TiNi alloy ,and that the Ms temperatures of Ti 50Ni 48.5,Mo 1.5and Ti 50Ni 48Mo 2.0alloys are -85℃and -103℃,respectively.The two alloys will gain 8106%and 7.71%shape memory effects under 8.51%and 8.26%pre 2strain ,respectively.The yield strength and breaking strength of Ti 50Ni 48Mo 2.0alloy ,measured to be 589MPa and 799MPa ,are 73%higher and 31%higher than the corres ponding strengths of Ti 50Ni 48Fe 2.0,respectively.Furthermore ,Ti 50Ni 48.5Mo 1.5alloy also exhibits excellent mechanical properties.Therefore TiNiMo alloys are very potential when used as new joint materialsK ey w ords :TiNiMo alloy ;phase transformation behavior ;shape memory effect ;mechanical property ;pipe joint TiNi 基形状记忆合金具有优异的记忆特性和超弹性、良好的力学性能、耐腐蚀性、生物相容性以及高阻尼特性,因而在航空航天、生物医用等领域获得了广泛的应用[1]。

形状记忆合金的研究与展望

形状记忆合金的研究与展望摘要：形状记忆合金是新近崛起的一类高科技功能材料。

应用已遍及航天、航空、电子、机械、能源、农业、医学、机械人以至日常用品等领域。

本文简要阐述了目前主要的形状记忆合金的类别及其影响形状记忆效应的因素。

关键词：形状记忆合金；形状记忆效应；马氏体相变引言形状记忆合金（Shape Memory Alloys，简称SMA）是新近崛起的一类高科技功能材料。

这类合金在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后的形状，但当温度上升到某一温度，材料会自动回复到变形前原有的形状，能够大致上恢复至变形前的形状，这种所具有的回复原始形状的能力，称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME)[1]。

自该合金发现以来，它以独特的形状记忆效应和超弹性（Superelasticity）而引起人们的注视，并正逐渐得到日益广泛的应用，并在数量上已经跃居马氏体相变研究的首位[2]。

形状记忆合金的应用已遍及航天、航空、电子、机械、能源、农业、医学、机械人以至日常用品等领域。

在应用领域，其发展阶段大致经历了组分的变化及性能的提高。

NiTi合金和Cu基合金的开发应用主要集中在上世纪60~80年代，而铁基合金的开发应用相对较晚。

但是，这些合金的研究在今年来也一直受到关注，研究从未中断。

近年来形状记忆合金研究所取得的进展也主要体现在为NiTi，Cu基和Fe基形状记忆合金开发应用所进行的基础研究的探索上。

1. 形状记忆合金的分类1.1 钛镍形状记忆合金[3]1963年，W. Buehler等人在美国海军武器实验室发现了钛镍形状记忆合金具有可逆马氏体相变导致形状记忆效应[4]，随后引起了人们的极大兴趣，并很快得到应用。

迄今为止，有TiNi形状记忆合金的研究仍在不断地开展，在一系列的国际会议上，如马氏体相变国际会议（ICOMAT）、欧洲马氏体相变会议（ECOMAT）、形状记忆与超弹性国际会议（SMST），形状记忆材料国际会议（SMM）等，都占有很大比重，在有关智能材料和结构方面的国际会议上也占有一定比重。

NiTi形状记忆合金的超弹性及医学应用研究

NiTi形状记忆合金的超弹性及医学应用研究一、本文概述本文旨在深入探讨NiTi形状记忆合金的超弹性特性及其在医学应用领域的广泛影响。

NiTi，即镍钛合金，以其独特的形状记忆效应和超弹性，在众多工程领域中占据了举足轻重的地位。

尤其在医学领域，NiTi形状记忆合金的应用已逐渐成为研究热点，其在牙科、骨科、心血管科等领域的应用前景广阔。

本文将首先介绍NiTi形状记忆合金的基本特性，包括其形状记忆效应和超弹性的原理及其产生机制。

随后，将重点讨论NiTi合金在医学领域的应用现状，包括其在牙科正畸、骨科植入物、心血管支架等方面的实际应用案例。

本文还将探讨NiTi合金在医学应用中的优势和挑战，以及未来可能的发展方向。

通过对NiTi形状记忆合金超弹性特性的深入研究，以及对其在医学应用领域的系统梳理，本文旨在为相关领域的研究者提供有价值的参考，为推动NiTi合金在医学领域的进一步发展提供理论支持和实践指导。

二、NiTi形状记忆合金的基本性质NiTi形状记忆合金，也被称为镍钛合金，是一种独特的金属合金，其特性源于其独特的晶体结构和相变行为。

NiTi合金由大约50%的镍（Ni）和50%的钛（Ti）组成，其原子比例接近等原子比，这使得它具有非凡的形状记忆效应和超弹性。

形状记忆效应：NiTi合金的形状记忆效应是指合金在经历一定的塑性变形后，通过加热到某一特定温度（即Af温度以上），能够恢复其原始形状的特性。

这种效应源于合金内部发生的可逆马氏体相变。

在低温下，合金处于马氏体相，具有较高的塑性；而在高温下，合金转变为奥氏体相，具有较低的塑性。

当合金在马氏体相下发生塑性变形后，再加热至奥氏体相，合金就能通过相变恢复其原始形状。

超弹性：NiTi合金的超弹性是指合金在受到外力作用时，能够发生大的弹性变形而不产生永久塑性变形的特性。

这种特性使得NiTi 合金在受到外力后，能够迅速恢复到原始状态，具有良好的回复性。

超弹性的产生与合金内部的应力诱发马氏体相变有关。

形状记忆合金材料的研究现状及未来前景

形状记忆合金材料的研究现状及未来前景近年来，形状记忆合金（Shape Memory Alloys，SMA）由于其独特的形状记忆效应和超弹性性能被广泛关注，并在智能材料、航空航天、生物医学等领域得到广泛应用。

本文将对形状记忆合金材料的研究现状及未来前景进行探讨。

一、形状记忆合金的定义和性质形状记忆合金是一种可以通过温度、应力等外界作用，实现形状记忆效应和超弹性性能的合金材料。

其最为独特的性质是具有记忆功能，即在特定的外力作用下，可以发生永久形状的改变，然而一旦去掉外力作用，它又能回到原有的形状。

这种记忆效应的发生和消失又称为相变。

此外，形状记忆合金还具有超弹性性能，即在外力作用下能够发生大变形，但当去掉外力后又能恢复到原来的形状，这种性质使它成为一种优良的智能材料。

二、形状记忆合金的研究现状自上世纪50年代以来，随着形状记忆合金的不断发展，人们对其进行了大量的研究。

目前国内外研究的重点主要集中在以下几个方面：1、形状记忆合金的制备与加工形状记忆合金是一种多功能复合材料，由于其自身的记忆和高弹性性能，以及其化学稳定性和防腐能力等，使其成为制造各种机械和电器设备的理想材料。

因此，制备和加工成为了重要的研究方向。

现阶段，形状记忆合金的制备方法主要包括粉末冶金、熔融法、溶液分解-沉淀法等。

其中，粉末冶金是最成熟的制备方法，在制备形状记忆合金时，一般采用惯性摩擦焊、冷轧板等加工成型方式。

2、形状记忆合金的相变机理形状记忆合金的相变机理是产生记忆效应的关键因素。

现阶段，研究相变机理主要有两个方向：一是基于电子和晶体缺陷的相变机理，主要是探讨相变过程中电子和晶体缺陷的变化情况，包括离子扩散、漂移等；另一种是基于热力学的相变机理，主要是以热力学概念来研究SMA的相变。

3、形状记忆合金的应用形状记忆合金的应用有非常广泛的领域，包括生物医学、航空航天、汽车制造、机械制造、建筑工程等领域。

其中，最具代表性的应用就是在生物医学领域，如心脏支架、口腔矫治器，还有智能材料领域，如智能织物、智能机器人等。

多孔Ni—Ti形状记忆合金在医学和减震方面的应用研究

ＯｄａｃＬｂｒｔｙ的名声不胫而走。２ｒｎｎｅ— ａｏａｏ）ｒ０世纪７０
应用，其中前苏联科学家的研究是最早也是最成熟的。１９９４年Ｇｕｔ等首先将制备出的多孔Ｎ — ｉｙｎｒｅｉＴ形状记忆合金用作骨头的替代物，。１９７１９５年，８
的研究。上世纪９０年代以来，联、拿大、苏加日本、德国、国、韩印度和美国等科学家对多孔Ｎ —Ｔ形ｉｉ
状记忆合金应用研究表示出极大兴趣，医学上的在
忆效应现象一直被看作是个别材料的特殊现象而未
被引起足够的重视。
合金会出现热弹性马氏体相变０。１５９１年，Ｊ张禄经和ＴＡＲａ察到Ａ４．ａＣ．．ｅｄ观ｕ７５ｔｄ合金在热循％环中会出现可逆相变ｌ＿］这些观察到的形状记２４。但
多孔Ｎ — ｉｉＴ形状记忆合金研究大约始于１６９９年，直到２世纪７年代末期才开始对其晶体结构、００相组成、机械性能和形状记忆参数等进行较为广泛
中图分类号：Ｂ１Ｔ２Ｔ３；Ｇ１２
文献标识码：Ａ
文章编号：０８— ４５２０）４－０６— ４１０５７（０６００２０
０引言
了Ｆ —Ｎ —Ｃｅｉｏ—Ｔ基和Ｆｉｅ—Ｍｎ—Ｓ基形状记忆合ｉ金，有些很快在工业界获得了应用。３０多年来，有
最新研究进展。对多孔Ｎ —Ｔ形状记忆合金优良的力学性能、ｉｉ形状记忆效应、弹性、超阻尼特性和生物相容性等特点进行了综述，并对其在医学和减震方面的应用前景和发展趋势进行展望。

形状记忆合金的应用现状与发展趋势

总的来说，形状记忆合金的独特性质和广泛的应用前景使得它们成为未来科技发展的重要方向之一。随着新的科研成果和技术进步的出现，我们可以期待在未来看到更多的创新和应用。
谢谢观看
一、形状记忆合金的基本特性
形状记忆合金的主要成分是钛、锆或镍，它们在微观结构上具有两个不同的晶体结构，称为母相和马氏体。在较低的温度下，材料处于母相，此时对其进行塑性变形，然后在较高的温度下进行加热，使其发生马氏体转变，此时材料恢复到其原始形状。
二、形状记忆合金的应用
1、医疗领域：在医疗领域，形状记忆合金被广泛应用于矫形外科和口腔科。例如，利用其形状记忆特性，可以制造出用于治疗骨折的固定器和用于牙齿矫正的弓丝。此外，形状记忆合金还被用于药物载体和生物医学传感器。
二、形状记忆合金的应用优势
1、高温、高压下的稳定性
形状记忆合金具有优异的高温、高压下的稳定性，能够在极端环境下保持稳定的性能。这一特点使得形状记忆合金在高温、高压环境下具有广泛的应用前景，如在航空航天、石油化工等领域。
2、机械性能
形状记忆合金具有优异的机械性能，如高强度、高硬度、良好的耐磨性和抗疲劳性等。这些特点使得形状记忆合金在承受大的力学作用时仍能保持优异的性能，为各种领域的应用提供了强有力的保障。
随着人工智能和物联网技术的不断发展，智能化应用将逐渐普及。形状记忆合金作为一种具有智能响应特性的材料，将在智能化应用中发挥重要作用。研究人员将致力于研究如何将形状记忆合金与传感器、执行器等相结合，实现智能化控制和应用。
4、多领域交叉合作
随着形状记忆合金在各个领域的广泛应用，多领域交叉合作将成为未来发展的重要趋势。研究人员将来自不同领域的研究人员和工程师进行合作交流，共同推动形状记忆合金在不同领域的应用研究和发展。

Ti-Ni基形状记忆合金综述

Ti-Ni基形状记忆合金综述摘要形状记忆合金是现代一种新型功能材料,本文介绍了Ti-Ni基记忆合金的的相关重要概念，并且详细介绍了Ti-Ni基合金的相变与性能特点及其影响因素，同时对其应用做了一定的描述。

关键词：Ti-Ni基形状记忆合金、功能材料、性能、影响、应用1 前言形状记忆合金是70年代开发韵新型功能材料，其中Ti-Ni合金已在航天器件、仪表、控温及医疗机具上的应用，有希望在能源工业中发挥作用。

新的形状记忆材料和一些新的用途正在不断地开拓中。

形状记忆合金及台媳陶瓷的记忆材料都由马氏体相变爰其逆相变导致形状记忆效应。

目前在总结以往工作的基础上，对形状记忆效应的机制作些理论分析，对形状记忆材料的发展作科学的展望，开拓设计形状记忆材料的思路。

TiNi形状记忆合金(SMA)在医学领域的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。

然而，钛合金植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。

腐蚀不仅会降低金属材料的力学和机械性能，甚至会导致值入失效，而且，溶入体液的Al、V、Ni离子对周围组织会产生一定的副作用，严重的则引发组织病变或癌变。

因此，医用材料的耐蚀性研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。

80年代初，经历了将近20年的时间，科学研究工作者们终于突破了TiNi合金研究中的难点。

从那以后，形状记忆合金成了许多国家的热门学科，多次出现形状记忆合金学术会议的与会者暴满，甚至不得不临时变更会场。

在形状记忆合金研究方面所发表的论文数很快跃居马氏体相变研究领域之最。

不仅如此，形状记忆合金在工业界也开始受到了极大的重视。

形状记忆合金在应用开发中申请的专利已逾万件。

在市场上付诸实际应用的例子已有上百种。

应用所涉及的领域极其广泛，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等，几乎涉及产业界的所有领域。

2 相关概念2.1 形状记忆效应一般金属材料收到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，金属就产生塑性变形，应力消除后就产生了永久变形。

生物医用金属材料研究现状与应用进展

生物医用金属材料研究现状与应用进展
随着人们对健康的关注度不断提高，生物医用金属材料在医学领域中的应用越来越广泛。

这些金属材料具有良好的生物相容性、力学性能和稳定性，同时也能够满足医学设备的需求。

目前，主要的生物医用金属材料包括钛及钛合金、铬钼合金、不锈钢、镍钛形状记忆合金等。

其中，钛及钛合金是应用最为广泛的生物医用金属材料。

钛及钛合金具有良好的生物相容性，能够与人体组织良好地结合，对人体无毒副作用，同时还具有较高的力学性能和耐腐蚀性。

因此，钛及钛合金制成的医疗器械、种植体、修复材料等在骨科、牙科、耳鼻喉科等医学领域得到广泛应用。

铬钼合金具有优异的耐腐蚀性和高温抗氧化性，因此在心脏起搏器、血管支架等领域也有广泛的应用。

不锈钢在手术器械制造和医用耗材的生产中也有着广泛的应用。

近年来，镍钛形状记忆合金的应用也越来越受到关注。

镍钛合金具有良好的生物相容性、耐腐蚀性和形状记忆性能，因此在牙科、神经外科等领域中得到了广泛应用。

例如，在牙科种植体中，镍钛形状记忆合金能够更好地适应患者的口腔形态，提高种植体的成功率。

总之，生物医用金属材料在医学领域的应用前景广阔，未来还有很大
的发展空间。

但是，金属材料也存在一些问题，例如金属离子的释放、磨损等会对人体造成不良影响。

因此，随着技术的不断进步，对生物医用金属材料的研究和改进也需要不断推进，以更好地满足医学的需求。

医用多孔NiTi形状记忆合金的研究进展

维普资讯
第２卷８
第６期
上海金属
ＳＨＡＮＧＨＡＩＭＥＴＡＬＳ
Ｖ１８ｏ６３０．，Ｎ．７２
Ｎｏｅｅ，２００６ｖｍｂｒ
２００６年ｌ１月
医用多孔ＮＴ形状记忆合金的研究进展ｉｉ
【ｂｔｃＡｓａｔｒ】
ＴｅｅａｈｒｒｓｒｓｉａｅｏｌｓｅｅｅｃｃｉｈｒｅｃｐｇｓｉｐｏＴｓｐｍｍｒａｏｗｖｗｄｏｅｎｓｒｏｅｏｕＮｉｅｎｈｙｌｙａｒｉｎｒｇｎ
ｔｅｒｐｏｕｔｎ，ｂｏｃａｉａｐｐｒｙｎｂｏｏａｉｉｔＴｅｏｏｓｈｉｒｄｃｉｏｉｍｅｈｎｃｌｒｅｔａｄｉｅｍｐｔｂｌｙ．ｈｐｒｕＮｉｓａｅｏｉＴｉｈｐｍｅｒａｌｙｍｏｙｌｏｐｓｅｓｄａｈｇｃｎｃｌｐｏｅｙａｄｇｏｉｃｍｐｔｉｔｉｎｑｅｐｒｔｕｔｅｃｎｉｄｔｅｏｓｓｅｉｈｍｅｈａｉａｒｐｒｎｏｄｂｏｏａｉｌｙ，ｔｕｉｕｏｅｓｒｃｕｒｏｆｍｅｈｔｂｉｓｒｉｇｗｔｓｏｉｓｅａｄｔｒｎｍｉｓｏｆｂｄｕｄ．ａｄｍａｅｔｅｃｍｂｎｔｏｆｔｅｉｌｎｎｈｎｒｈｆｔｕｎｈｅｔａｓｓｉｎｏｏｙｆｉｏｓｌｎｄｈｏｉａｉｎｏｈｍｐａｔａｄｔｅｂｄｉｓｅｏｙｔｕｍｕｈｉｒｅ．ＰｏｏｓｓｃｆｍｒｒｕＮｉｓａｅＴｉｈｐｍｅｒａｌｙｍｏｙｌｏｗａａｉｄｆｉｍｅｉａｍａｅｉｌｔｓｋｎｏｂｏｄｃｌｔｒａｗｉｈｅｃｌｅｔｐｏｐｃｆａｐｉａｉｎ．ｘｅｌｎｒｓｅｔｏｐｌｔｏｃ

形状记忆合金的研究与应用

2015年6月21日形状记忆合金的研究与应用姓名：赵泰先学号： 013412154指导教师：汪潇形状记忆合金的研究与应用摘要：形状记忆合金，是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的形变，恢复其形变原始形狀的合金材料。

这种合金在高温（奥氏体状态）下发生的“伪弹性”行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。

形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏相变体。

关键词：形状记忆合金（SMA）、马氏相变体、记忆效应（SME）引言形状记忆合金材料兼有传感和驱动的双重功能，是一种智能结构中技术成熟性很高的功能材料，可以实现机械结构的微型化和智能化。

形状记忆效应(SME)即某种材料在高温定形后，冷却到低温(或室温)，并施加变形，使它存在残余变形[1,2]。

当温加热超过材料的相变点，残余变形即可消失，恢复到高温时的固有形状，如同记住了高温下的状态。

SMA及其驱动控制系统具有许多的优点，如高功率重量比，适于微型化；集传感、控制、换能、致动于一身，结构简单，易于控制；对环境适应能力强，不受温度以外的其他因素影响等，有着传统驱动器不可比拟的性能优点。

形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。

1、发展史1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。

记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为"神奇的功能材料"。

最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。

他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。

后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。

ni-ti形状记忆合金薄膜的研究和应用

ni-ti形状记忆合金薄膜的研究和应用随着耐热高刚性Ni-Ti形状记忆合金（SMAs）的发展，应用范围也不断拓展。

在航空、航天、汽车、高科技装备、仪器和地铁方面，SMAs的应用日益推动着科技进步。

超薄膜（约25 nm到500 nm厚度）的SMAs是任何形状的薄膜的重要材料选择，在多学科领域（如电子，传感器，穿戴技术，创新纸，生物医学和太阳能集成）中，微流控芯片具有极其重要的作用。

Ni-Ti形状记忆合金薄膜（SMATF）是为这些应用制备超薄膜的重要材料选择。

SMATF的研究覆盖了众多令人兴奋的特性。

这些特性使其在微流控芯片系统中受到欢迎，并且取代了传统的金属制备膜材料（如钛及其合金）。

其中包括其独特的形状记忆性能，抗蝇卵功能，横向抗压（LCP）和抗压力学性能，优异的热稳定性，少至无需镀层，低热导率和抗化学性能。

此外，SMATFs还具有优良的多孔属性，表面粗糙度和微机械性能，增加其适用性。

SMATF能够通过多种方式制备，其中包括太阳能，光刻技术，集成型机械金属切削（IMMC），模板技术和化学气相沉积（CVD）法。

CVD是业界重要的技术，用于小型膜料技术。

SMATF膜成功地利用CVD技术制备，可以节省开发成本，同时提高产品的质量。

SMATF在生物医学领域有许多有趣的应用。

比如，Ni-Ti的触觉潜感铠甲，可以提供人类未来进行机器人结合的服装产品，这将是一个有趣的领域。

SMATFs用于癌症诊断或治疗中。

例如，如果你需要检查对抗原的存在，一个以SMATFs为基础的传感器是一种有用的工具。

SMATFs还在药物控释中用于制备控释机制，可以有效控制药物的控释速度。

Ni-Ti形状记忆合金薄膜可以在各种研究和应用领域中受益，尤其是在微流控芯片应用研究中。

它们也在生物医学应用方面出现了巨大的发展，这对改善和提高人们的健康以及科技的发展有着重要意义。

Ni-Ti形状记忆合金薄膜的发展将有助于开发新的器件，并改善现有技术。

镍钛形状记忆合金的生物相容性研究进展

镍钛形状记忆合金的生物相容性研究进展王成健;孟增东;张玉勤;谢辉【摘要】镍钛形状记忆合金(Nickel titanium shape memory alloys,NiTi-SMA)因具有良好的生物相容性、形状记忆效应以及超弹性等优异性能成为理想的体内固定材料,目前已广泛的应用于临床治疗.由于镍钛形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性可以有效避免应力遮蔽引起的材料断裂,因而有望长期存于人体内,但是合金在人体内受腐蚀释放的镍离子存在生物毒性,对局部组织有致敏甚至是致癌作用,所以又限制了其在临床上的广泛应用.本文综述了镍钛形状记忆合金生物相容性相关的文献,总结镍钛形状记忆合金在体外、动物体内生物相容性以及临床应用的生物相容性方面的研究进展,并指出镍钛形状记忆合金的表面处理在提高其生物相容性方面的重要性.【期刊名称】《生物骨科材料与临床研究》【年(卷),期】2016(013)001【总页数】5页(P65-68,72)【关键词】镍钛形状记忆合金;生物相容性;表面处理【作者】王成健;孟增东;张玉勤;谢辉【作者单位】昆明理工大学附属昆华医院,云南昆明650093;昆明理工大学附属昆华医院,云南昆明650093;云南省第一人民医院,云南昆明650032;昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093;云南省第一人民医院,云南昆明650032【正文语种】中文【中图分类】R318.08;TF124.5近来，随着医用生物材料科学的发展，加之临床医疗的需求，镍钛形状记忆合金因其具有形状记忆效应，并且具有强度高，耐磨损、耐腐蚀、无磁、无毒等优异的理化性能，硬度和刚度与人体的骨组织接近，被认为是理想的生物内固定植入材料之一，在医学领域获得了广泛的应用。

目前所报道的镍钛形状记忆合金在医疗领域的应用涉及到了骨科、口腔科、胸外科、妇产科以及影像学科等，已开发出的产品有脊柱侧弯哈氏棒、髋关节假体、框架式尺挠骨内固定器、髌骨固定器、子宫内避孕环、牙科正畸丝等[1]生物医用材料。

TiNi基形状记忆合金马氏体相变预现象研究进展

TiNi基形状记忆合金马氏体相变预现象研究进展蔡小英【摘要】深入了解TiNi基形状记忆合金中特定马氏体相及复杂的多步相转变出现的原因,掌握TiNi基合金的马氏体相变规律,是开发和应用TiNi基形状记忆合金的前提.从弹性常数软化、声子软化及漫散射3个方面阐述了TiNi基形状记忆合金中的马氏体相变预现象,并将之与应变玻璃现象相区分.最后指出了TiNi基形状记忆合金马氏体相变的研究方向.%In-depth understanding of the reasons why specific martensites and complicated multi-step phase transformations in TiNi-based shape memory alloys appear, and grasping of the law of martensitic transformation in TiNi-based alloys are the prerequisite for development and application of TiNi-based shape memory alloys. From the aspects of elastic constant softening, phonon softening and diffuse scattering, the premartensitic precursor phenomena in TiNi-based shape memory alloys are described. And it is also distinguished from strain glass. Finally, the research directions of martensitic transformation in TiNi-based shape memory alloys are pointed out.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2012(029)007【总页数】4页(P1-4)【关键词】TiNi基形状记忆合金;马氏体相变预现象;马氏体相变;应变玻璃【作者】蔡小英【作者单位】延安职业技术学院机电工程系,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】TG139.6TiNi基形状记忆合金不仅具有优异的形状记忆效应和超弹性性能，同时还呈现出良好的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性及阻尼特性等，已被广泛应用于机械工程、航空航天、医疗、电子、能源等领域［1-2］.如管接头、减震装置、驱动节温器、手机天线以及医学支架和内窥镜等.TiNi基形状记忆合金这些性能的存在与马氏体相变密切相关.马氏体相变是一种位移型、无原子扩散型转变，即相变时由一种晶体结构转变为另一种晶体结构，此种转变是以切变的方式进行的.在马氏体相变研究历史中有一种现象吸引了诸多学者的注意，即马氏体相变预现象.马氏体相变预现象是指，马氏体相变之前，母相中会出现一些异常现象，其与随后形成的马氏体相之间存在着紧密的关系.马氏体相变预现象对深入了解马氏体相变的微观机制起到重要的作用.关于马氏体相变预现象存在的证据已有很多.如弹性常数测量实验［3-6］通常显示，马氏体相变发生之前，弹性常数C'发生软化.中子散射实验［7-8］显示，相变发生之前，TA2声子发生软化，且温度越接近相变温度，声子软化越强烈.X射线衍射实验发现，照片中会出现漫散射及额外的衍射斑点等.TiNi基形状记忆合金中的马氏体相变预现象也非常引人注目.具有形状记忆效应的合金，几乎都是有序结构，而且大部分合金的母相都是体心立方结构，这一类合金被称为β相合金.β相合金可根据其晶体结构的不同分为两类:一类是β1相，其为成分比约为75 25的形如Fe3Al的DO3型有序结构;另一类是β2相，其为成分比约为50 50的如CsCl的B2型有序结构.TiNi基合金的母相具有B2结构.根据合金成分、热处理工艺的不同，TiNi基形状记忆合金的马氏体相变有三种可能的转变途径［9］:(1)淬火态TiNi二元合金发生B2-B19'转变;(2)时效的富镍TiNi合金(时效过程中生成Ti3Ni4颗粒)、退火态冷轧TiNi合金(其中含高密度位错)及TiNiFe合金发生B2-R-B19'两步相变;(3)TiNiCu合金，当Cu含量为7.5%～16%时，合金发生B2-B19-B19'两步相变.TiNi基形状记忆合金均有从B2向B19'转变的趋势.B19'相、B19相及R相为晶体结构不同的马氏体.B19'马氏体相具有独特的晶体结构，它不像大多数β相合金如CuAl，CuZn，AuCd等，具有二维密堆积有序结构，而是呈现三维密堆积有序结构［10］.B19'相、B19相、R相以及不同相变路径的出现可以从相变预现象得到解释.Ren等［11-14］人对TiNi基形状记忆合金进行了大量的弹性常数测量实验，其中包括B2-B19'转变、B2-R转变、B2-B19转变，结果如图1所示.研究发现，对于所有的测试合金，随着温度接近相变温度，弹性常数C'和C44均发生软化.弹性常数C44表示对{001}＜100＞或{001}＜11ˉ0＞切变的抗力.{001}＜11ˉ0＞切变是形成B19'结构所必需的，也就是说弹性常数C44软化是B19'结构出现的原因，这对应于所有的合金最终都转变为B19'相这一事实.B19'结构的出现源于弹性常数C'和C44的共同软化.对于不同相变路径的出现，他们认为这与各向异性因子A(=C44/C')有关.随着温度降低，A降低者，发生B2-B19'转变(淬火态TiNi合金);随着温度降低，A升高者，发生B2-B19(-B19)转变(TiNiCu合金);在相变温度附近，A保持不变者，则会出现B2-R-B19'转变(TiNiFe合金).Ding等［15-16］人采用分子动力学模拟及实验的方法研究了应力诱发马氏体相变前的弹性常数变化行为，结果表明，弹性常数C'也会发生软化.声子色散关系曲线能提供母相格子动力学特征.Otsuka K等人［17］研究了Ti-46.7Ni-3.2Fe合金与Ti-30Ni-20Cu合金的色散关系曲线，如图2所示.Ti-46.7Ni-3.2Fe合金发生B2-R-B19'相变，Ti-30Ni-20Cu合金发生B2-B19-B19'相变.对于这两种合金来说，随着温度接近相变温度，TA2声子与TA1声子均发生软化.不同之处在于，Ti-46.7 Ni-3.2Fe合金的声子色散关系曲线上存在两个小坑，一个在ζ=1/2处，另一个在ζ=1/3处;而Ti-30Ni-20Cu合金的声子色散关系曲线上只有一个小坑，在ζ=1/2处.TA1声子与弹性常数C44对应，弹性常数C44软化是B19'结构出现的原因，也就是说，TA1声子软化预示着母相B2向马氏体B19'转变.Ti-30Ni-20Cu合金中，1/3TA2声子未发生软化，而该合金中也没出现B2-R相变，也就是说，1/3TA2声子软化是出现R相转变的原因.1/2TA2声子软化对应于B19或B19'转变.B19'马氏体的形成需要TA1声子与TA2声子的耦合作用.这种作用的大小可以通过各向异性因子A(=C44/C')来衡量.TiNiCu合金，A较大，并且随着温度接近相变温度，A增加，这意味着TA1声子与TA2声子的耦合作用较弱，结果发生B2-B19转变;TA1声子在B19马氏体状态下继续软化，最终发生B19-B19'转变.同样地，对于TiNiFe合金，TA1声子和TA2声子在R相中继续软化，最终发生R-B19'转变.R相变前的不清晰1/3＜110＞漫散射一直是学者们的争议热点.Wayman［18］等人认为R相变前不清晰1/3＜110＞漫散射的出现是因为存在不清晰相.但这一观点慢慢地被否定了.Murakami等人［19-21］采用原位透射电镜(in-situ TEM)观察了Ti-48Ni-2Fe合金中由相变预现象向R相转变的过程，如图3所示.随着温度接近相变温度，不清晰1/3＜110＞衍射斑点变得越来越清晰(这一过程是连续变化的)，最后定格在1/3＜110＞位置.R相变之前，母相中出现许多纳米畴，随着温度的降低，纳米畴的密度增加，最终形成R相.R相变前的纳米畴不同于其他β相合金马氏体相变预现象中“花呢格子”，这是由于TiNi基形状记忆合金的各向异性因子A较小(约为2)的原因［21］.马氏体相变前的弹性常数软化、声子软化以及漫散射的出现，暗示着母相晶格的内在不稳定性，同时预示着特定马氏体相和马氏体转变的出现，这对深入了解马氏体相变的微观机制是必不可少的.TiNi基形状记忆合金的马氏体相变预现象易与应变玻璃现象相混，二者之间有许多相似之处，如某温度段的动态力学行为等.应变玻璃是通过在铁弹体系中大量掺杂点缺陷获得的.Ren等人［22］在高点缺陷的马氏体体系Ti48.5Ni51.5合金中首次证明了“应变玻璃相”的存在.至今已经在很多高点缺陷马氏体体系中发现了应变玻璃，如［25］.王宇［26］等人对应变玻璃相变的机理提出了理论解释.随机分布的点缺陷引起随机分布的局部应变，这些局部应变破坏了应变的长程有序，导致马氏体相变受到抑制，最终形成应变玻璃相. Ren等人［27］通过研究Ti50Ni47Ni3合金和Ni63Ni37合金的相变行为，对马氏体预现象和应变玻璃之间的关系给出了一个合理的解释.他们认为，马氏体相变前的纳米畴或“花呢格子”不是应变玻璃相;当点缺陷的含量较低时，纳米畴或“花呢格子”对应于未冻结的应变玻璃，随着温度的降低，最终形成马氏体相;当点缺陷的含量较高时，在冷却过程中，未冻结的应变玻璃不能形成马氏体相，转而成为冻结态的应变玻璃.对TiNi基形状记忆合金马氏体相变的研究已取得了重大进展，但仍然存在一些尚待解决的问题.如马氏体相变前的纳米畴或“花呢格子”，是否由点缺陷引起，缺少直接的实验证据;马氏体相变的研究一般是从电子结构、晶体结构、格子动力学3个角度出发的，3者之间往往是独立的，以至于目前对马氏体相变机理没有一个全面的图像;一般采用朗道唯像理论解释马氏体相变出现的原因，但缺少微观解释等.这些均可作为以后研究的方向.Key words:TiNi-based shape memory alloys;Martensite transformation pre-phenomenon;Martensitic transformation;strain glass【相关文献】［1］K.Otsuka，T.Kakeshita.Science and technology of shape memory alloys:New Developments［J］.MRS Bullletin，2002，27(2):91-92.［2］Otsuka K，Ren X.Recent Developments in the Research of Shape Memory Alloys ［J］.Intermetallics，1999，7(5):511-528.［3］M.Stipcich，L.Manosa，A.Planes，et al.Elastic constants of Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloys［J］.Phys.Rev.B，2004，70(5):54115-54120.［4］L.Manosa，M.Jurado，A.Planes，et al.Elastic constants of bcc Cu-Al-Ni alloys ［J］.Phys.Rev.B，1994，49(4):9969-9972.［5］X.Ren and K.Otsuka.The Role of Softening in Elastic Constant C44in Martensitic Transformation［J］.Scr.Mater.，2000，38(11):1669-1675.［6］X.Ren，N.Miura，J.Zhang，et al.A comparative study of elastic constants of Ti–Ni-based alloys prior tomartensitic transformation［J］.Mater.Sci.Eng.，A，2001，312(1-2):196-206.［7］A.Zheludev，S.M.Shapiro，P.Wochner，et al.Precursor effects and premartensitic transformation in Ni2MnGa［J］.Phys.Rev.B，1996，54(21):15045-15050.［8］P.Moine，J.Allain，and B.Renker.Observation of a soft-phonon mode and a pre-martensitic phase in the intermetallic compound Ti50Ni47Fe3studied by inelastic neutron scattering［J］.J.Phys.F:Met.Phys.，1984，14(11):2517.［9］Barsch ndau Theory of the Displacive Phase Transformations in Gold-Cadmium and Titanium-Nickel Alloys［J］.Mater Sci Forum，1999，327(328):367-376.［10］Kudoh Y，TokonamiM，Miyazaki S，etal.Crystal structure of themartensite in Ti-49.2 at.%Nialloy analyzed by the single crystal X-ray diffraction method［J］.Acta Metall，1985，33(11):2049-2056.［11］Ren X，Miura N，Zhang J，et al.A comparative study of elastic constants of Ti-Ni-based alloys prior to martensitic transformation［J］.Mater Sci Eng A，2001，312(1-2):196-206.［12］Ren X，Taniwaki K，Otsuka K，et al.Elastic constants of Ti50Ni30Cu20alloy prior to martensitic transformation［J］.Philos Mag A，1999，79(1):31-41.［13］Ren X，Miura N，Otsuka K，et al.Understanding the martensitic transformations in TiNi-based alloys by elastic constants measurement［J］.Mater Sci Eng A，1999，273-275:190-194.［14］Zhang J，Ren X，Otsuka K，et al.Elastic Constants of Ti-48 at%Ni-2 at%Fe Single Crystal Prior to B2→R Transformation［J］.Mater Trans JIM，1999，40(5): 385-388. ［15］Xiangdong Ding，Tetsuro Suzuki，Xiaobing Ren，et al.Precursors to stress-inducedmartensitic transformations and associated superelasticity:Molecular dynamicssimulations and an analytical theory［J］.Phys.Rev.B，2006，74(10):104111-104121. ［16］Xiangdong Ding，Jian Zhang，Yu Wang，et al.Experimental study of elastic 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Ti50-δxNi50+x:Crossover from martensite to strain glass［J］.Phys Rev.B，2010，81(4):224102.［24］D.Wang，Z.Zhang，J.Zhang，et al.Strain glass in Fedoped Ti-Ni［J］.Acta Metall，2010，58(13):6206-6215.［25］Y.Zhou，D.Xue，X.Ding，etal.High temperature strain glass in Ti50(Pd50-xCrx)alloy and the associated shape memory effect and superelasticity［J］.Appl.Phys.Lett.，2009，95(12)，151906.［26］Wang Y，Ren X，Otsuka K.Shape Memory Effect and Superelasticity in a Strain Glass Alloy［J］.Phys.Rev.Lett.，2006，97(22):225703.［27］Xiaobing Ren，Yu Wang，Yumei Zhou，et al.Strain glass in ferroelastic systems:Premartensitic tweed versus strain glass［J］.Philosophical Magazine，2010，90:141-146.Abstract:In-depth understanding of the reasons why specific martensites and complicated multi-step phase transformations in TiNi-based shapememory alloys appear，and grasping of the law ofmartensitic transformation in TiNi-based alloys are the prerequisite for development and application of TiNi-based shapememory alloys.From the aspects of elastic constant softening，phonon softening and diffuse scattering，the premartensitic precursor phenomena in TiNi-based shapememory alloys are described.And it is alsodistinguished from strain glass.Finally，the research directions of martensitic transformation in TiNi-based shape memory alloys are pointed out.。

NiTi合金的生物医用性能及其在医学领域的应用

*
康
( 上海交通大学材料科学与工程学院生物材料研究组, 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室 , 上海
关键词 : N iT i 合金 ; 生物医用 ; 形状记忆 ; 超弹性 ; 生物相容性中图分类号 : T G139. 6 文献标识码 : A 文章编号 : 0258- 7076( 2006) 03- 0385- 05
[ 2]
图3 F ig. 3
几种天然生物材料和 N iT i 合金的应力应变曲线 Stress strain curves of several biological mater ials and N iT i allo y
1. 4
疲劳若 NiT i 形状记忆合金需要长期植入人体, 则
。
必须考虑诸如形状记忆性能的衰退等疲劳的问题 , 这一点可以通过形变恢复能力的变化来表征。形状记忆合金在高循环次数下可恢复应变明显降低。 M ckelvey 等[ 6] 的实验表明即使循环软化后 NiT i 合金仍能保持 5% 的超弹性形变。贺志荣等[ 7] 实验发现合金在应力应变循环初期应变恢复率的衰减比较明显, 如果对材料进行一定的预应变循环 ( 100 次 ) 会提高材料的工作稳定性。然而 , 作为生物植入体而言, 材料的疲劳不仅体现在长期的交变应力的作用 , 更重要的是在生物环境中如在体液、血液等腐蚀介质与应力的双重作用下的腐蚀疲劳。生物环境下材料所承受的应力通常是不规则和无法预测的 , 因而这方面的研究还有待进一步的开展。 1. 5 磨损在用 NiT i 合金制作关节假体或骨替代材料时 , 需要考虑到合金的耐磨损性能 , 因为合金不同于活体材料无法进行自我修复 , 且摩擦产生的碎屑会损伤人体。 NiT i 合金的超弹性使材料具有较好的耐磨性

niti基形状记忆合金加工工艺研究的现状和发展趋势

尼钛基形状记忆合金（Nitinol）是一种具有形状记忆和超弹性特性的金属材料，由镍和钛组成。

它能够在经历形状变化后恢复其原始形状，并且具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。

由于其独特的性能，尼钛基形状记忆合金在许多领域具有广泛的应用潜力，例如医疗器械、航空航天、汽车工业等。

目前，尼钛基形状记忆合金加工工艺的研究已经取得了一些重要进展。

以下是该领域的一些现状和发展趋势：1. 加工方法和工艺优化：为了满足不同应用场景的需求，研究人员一直在探索和优化尼钛基形状记忆合金的加工方法和工艺。

传统的热处理方法如回火、时效等被广泛应用，同时也涌现出了一些新的加工方法，如激光加工、电子束加工等，以提高加工效率和产品质量。

2. 材料微观结构与性能关系的研究：尼钛基形状记忆合金的性能与其微观结构密切相关。

研究人员致力于深入理解材料的晶体结构、相变行为和相互作用规律，以实现对材料力学性能、形状记忆特性和超弹性特性的精确控制。

3. 新型材料设计与合成：为了进一步拓展尼钛基形状记忆合金的应用领域和提高其性能，研究人员正在开发新型合金体系和改进合金配方。

例如，引入其他合金元素、调节合金比例和微量添加剂等手段，可以改善材料的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性等。

4. 多功能复合材料的应用：尼钛基形状记忆合金与其他材料的复合应用也是一个研究热点。

通过与聚合物、陶瓷等材料的复合，可以实现尼钛基形状记忆合金的功能多样化，如光学、电磁和生物医学等方面的功能。

未来，尼钛基形状记忆合金加工工艺的发展趋势可能包括以下几个方面：1. 精确控制材料性能：通过深入研究尼钛基形状记忆合金的微观结构和物理机制，进一步提高材料的力学性能和耐腐蚀性能，并实现对形状记忆和超弹性特性的精确控制。

2. 新材料的发展：引入新的合金体系、添加剂和复合材料等，以改善尼钛基形状记忆合金的性能和功能。

例如，开发更高强度、更耐腐蚀或具有特殊功能的新型合金材料。

3. 加工工艺的创新：继续改进现有的加工方法和工艺，提高加工效率和产品质量。

外科植入物镍钛形状记忆合金标准

外科植入物镍钛形状记忆合金标准外科植入物是一种被植入人体用于恢复、替代或增强功能的医疗器械。

其中，镍钛形状记忆合金是一种广泛应用于外科植入物制造的材料。

本文将从镍钛形状记忆合金的特性、制造工艺、外科应用和潜在的发展方向等方面来详细介绍。

镍钛形状记忆合金，通常简称为NiTi合金，由镍和钛两种金属元素组成，具有一种独特的性能，即具备形状记忆和超弹性。

形状记忆效应是指材料在经历变形后，可以通过热回复到原始形态。

超弹性则是指材料可以经受巨大应力变形，但在去除应力后能够完全恢复原始形态，而不产生永久性变形。

这些特性使得镍钛形状记忆合金成为一种理想的外科植入材料。

制造镍钛形状记忆合金的一种常用方法是通过真空熔炼和热处理。

首先，将合适比例的镍和钛加热至高温熔化并在真空环境中进行合金化处理。

然后，通过控制冷却速率和固溶温度等参数，形成合金的晶体结构和形状记忆特性。

最后，利用机械加工或电火花加工等工艺对合金进行加工，制成不同型号和尺寸的外科植入物。

镍钛形状记忆合金在外科植入物中的应用非常广泛。

其中，最常见的应用是在心血管领域。

镍钛支架作为一种生物相容材料，被用于支持病变血管，恢复血流通畅，预防血管再狭窄。

此外，镍钛导丝和镍钛片等也常被用于心脏手术中的修复和替代甚至在牙科领域用作牙齿矫正器具。

除了心血管领域，镍钛形状记忆合金还被广泛运用于骨科植入物。

例如，镍钛合金螺钉和板材可用于骨折修复，镍钛形状记忆合金也可以制成人工关节，用于关节置换手术。

此外，镍钛形状记忆合金的高弹性特性还可以用于牵引矫形术中，纠正脊柱畸形。

尽管镍钛形状记忆合金在外科植入物中具备许多优点，例如生物相容性、可形状记忆性和超弹性，但是还有一些潜在的发展方向可以进一步提高其性能。

首先，改善合金材料的耐蚀性，以满足长期体内植入的要求。

其次，研发更具定制化的材料，以适应不同患者的需求。

此外，也可以研究镍钛形状记忆合金与其他材料的复合应用，以获得更好的性能和效果。