镍钛形状记忆合金的表面处理
镍钛扁丝af值-概述说明以及解释
镍钛扁丝af值-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分将介绍本文所要探讨的主题——镍钛扁丝的AF值，并对其进行简要解释。
镍钛扁丝是一种具有形状记忆合金特性的材料，在许多领域中具有广泛的应用前景。
AF值是对镍钛扁丝性能的评估指标，它可以反映出该材料在应力-应变循环加载下的回弹能力。
首先，我们将对镍钛扁丝的基本性质进行介绍，包括其成分、制备方法和结构特点。
镍钛扁丝由镍和钛两种金属元素组成，通过一系列特殊的合金工艺制备而成。
它的独特之处在于，镍钛扁丝可以在受到力量作用下发生形状记忆效应，即可以保持一定的形状，在变形后能够恢复到原始状态。
这种形状记忆效应使得镍钛扁丝在医疗、航空航天、机械等领域中得以广泛应用。
其次，我们将重点介绍AF值对镍钛扁丝性能的意义和重要性。
AF值是一种用来衡量合金材料循环性能的参数，它反映出镍钛扁丝在循环受力下的变形能力和回弹能力。
具体地说，AF值主要涉及到镍钛扁丝的弹性模量和应力-应变曲线等参数，通过这些参数的测量和计算，可以得到镍钛扁丝的AF值。
AF值的大小可以直观地反映出材料的回弹能力，即在多次循环加载下，材料是否能够保持原有的形状和性能。
因此，AF值的准确评估对于镍钛扁丝的应用性能具有重要的指导意义。
最后，本文将探讨如何改进镍钛扁丝的AF值。
在实际应用中，为了提高镍钛扁丝的回弹能力和稳定性，我们需要对其制备工艺和组织结构进行优化。
一些研究者通过改变材料的合金配方、调整热处理参数以及优化组织结构等方式，对镍钛扁丝的AF值进行了改进。
本文将介绍其中一些有效的改进方法，并评估其对镍钛扁丝性能提升的效果。
在接下来的章节中，我们将深入探讨镍钛扁丝的特性和AF值的意义，以期为进一步研究和应用提供有价值的参考。
1.2文章结构文章结构是指文章的组织框架，为读者提供清晰的逻辑和脉络。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分介绍了本文的概述、文章结构和目的。
首先，本文将详细探讨镍钛扁丝的AF值。
NiTi形状记忆合金表面电化学沉积碱处理制备HA生物活性涂层
文章编号:100025889(2003)0120022204NiT i形状记忆合金表面电化学沉积2碱处理制备HA生物活性涂层尹 燕1,马宝玉1,夏天东1,达国祖2(11甘肃工业大学材料科学与工程学院,甘肃兰州 730050;2.兰州西脉形状记忆合金有限公司,兰州 730000)摘要:采用电化学沉积2碱处理,在低温条件下从含钙和磷离子的电解水溶液中在NiT i形状记忆合金表面沉积了磷酸钙涂层,经碱处理获得羟基磷灰石(H A)涂层.对涂层的组织形貌和相组成进行了分析,并研究了实验工艺对涂层结构的影响.研究结果表明,电化学沉积涂层CaHPO4・2H2O经碱处理后转变为羟基磷灰石;对试样进行表面处理,同时在电解液中加入有机溶剂得到的涂层更均匀、更致密.关键词:NiT i形状记忆合金;电化学沉积;碱处理;H A涂层中图分类号:T B333;TG174.453 文献标识码:APreparation of bio2active HA coatings on surface of NiTi shape memory alloy by means of electrochemical deposition and post2alkaline treatmentYI N Y an1,MA Bao2yu1,XI A T ian2dong1,DA G uo2zu2(1.C ollege of M aterials Science and Engineering,G ansu Univ.of T ech.,Lanzhou 730050,China;nzhou X imai Shape M em ory Alloy C o Ltd,Lanzhou 730000,China)Abstract:H A coating on the surface of NiT i shape mem ory alloy is prepared by electrochemical deposition in aqueous electrolytes containing Ca and P ions at low tem perature and aftertreatment with alkaline s olution.The m orphology and constitution of the coatings are analyzed by SE M and XRD,respectively.The results show that the electrochemically de2 posited coating is CaHPO4・2H2O,and then is trans formed into H A by means of aftertreated with alkaline s olution.The coating features a hom ogeneous and com pact appearance when the surface of the NiT i substrate is pre2treated and the electrolytes contains organic s olvent.K ey w ords:NiT i shape mem ory alloy;electrochemical deposition;post2alkaline treatment;H A coating 在目前的人工植入术中,应用最多的是新型的医用钛合金,与其它材料相比,钛合金具有良好的生物相容性、耐蚀性以及与生物体的结合性[1].NiT i形状记忆合金还具有优越的超弹性及良好的形状记忆效应等优点,已成为广泛应用的生物材料之一.但作为生物植入材料,特别是骨修复材料,NiT i形状记忆合金的生物活性并不显著,不能与骨形成骨键合而限制了骨组织沿植入界面的生长[2].羟基磷灰石(Hydroxyapatite简称H A,化学式为Ca10(PO4)6 (OH)2)的化学成分与生物骨组织中的磷酸钙无机物相似,被认为是目前生物相容性最好的生物陶瓷之一[3].由于它良好的生物相容性、优良的耐腐蚀和 收稿日期:2002205226 作者简介:尹 燕(19732),女,四川西昌人,讲师,硕士生.抗磨损性能,以及植入体内后与骨形成良好的骨键合,表现出优越的生物活性,已被广泛用于骨修复.但H A有脆性大和抗拉强度低的缺点,使加工困难,限制了它在人体某些部位的应用[4,5].因此,制备在钛及其合金表面涂覆H A涂层的生物医用复合材料将有效地综合利用钛及其钛合金优良的机械性能及羟基磷灰石的生物相容性[5].目前,最常用的方法是等离子喷涂技术,但由于H A与钛合金基体的热膨胀系数相差较大,涂层在冷却过程中易产生脱落[6].加拿大学者Shirkhanzaden[7]在1991年报道了用电化学沉积法制备磷酸钙涂层的工艺.电化学沉积法是在较低的温度下进行的,因而克服了等离子喷涂时的高温所引起的涂层脱落,成为人们在该领域研究的焦点之一,并取得了较大进展.采用电化学沉积加后续处理的方法成功地在钛第29卷第1期2003年3月甘 肃 工 业 大 学 学 报Journal of G ansu University of T echnologyV ol.29N o.1Mar.2003合金(T i6Al4V )表面制备了H A 涂层,研究了沉积过程中工艺参数对涂层结构和性能的影响,并制备出内部致密外部疏松的梯度涂层[8～12].但尚未见有关NiT i 形状记忆合金表面制备H A 涂层的报道.本文采用电化学沉积2碱处理的方法在NiT i 形状记忆合金表面制备H A 涂层,并研究了相关实验工艺对涂层结构的影响.1 实验方法试样基体为NiT i 合金板,由兰州西脉形状记忆合金股份有限公司提供,用线切割加工.其尺寸为10mm ×9mm ×2.8mm ,采用机械抛光、电解抛光及表面处理,丙酮超声波清洗.电解液用化学纯试剂NH 4H 2PO 4,Ca (NO 3)2与去离子水配制:0.005m ol ΠL 的Ca (NO 3)2与0.01m ol ΠL 的NH 3H 2PO 4等体积混合.电化学沉积过程在电解槽中进行,用饱和甘汞电极作参考电极,石墨棒作阳极,NiT i 基体试样作阴极,保持阴极电位(E c )为恒定,用恒温磁力搅拌器搅拌,并保持电解液温度为40～50℃.图1为电化学沉积示意图.图1 电化学沉积示意图Fig.1 Schem atic dra wing of electrochemical deposition电化学沉积涂层经去离子水清洗后,置于1m ol ΠL 的NaOH 溶液中进行碱处理2h.处理后的试样用去离子水清洗后烘干,对烘干后的试样进行分析.用扫描电子显微镜观察涂层的形貌,由X 2射线衍射分析成分.2 结果与讨论2.1 涂层的组成典型电化学沉积预涂层的XRD 谱如图2a 所示.排除基体衍射峰,涂层由纯CaHPO 4・2H 2O 相组成,其电化学反应过程见式(1): Ca 2++2H 2PO 2-4+2H 2O CaHPO 4・2H 2O +H 3PO 4(1)电化学沉积涂层经80℃下1m ol ΠL 的NaOH 溶图2 涂层的XR D 谱Fig.2 XR D spectrum of coating液中处理2h 后XR D 图谱如图2b 所示.由图可见,电化学涂层中的C a H P O 4・2H 2O 经碱处理后转变为纯H A ,其化学反应式见式(2): 10CaHPO 4+12OH- Ca 10(PO 4)6(OH )2+4PO 3-4+10H 2O (2)未发现其它磷酸钙杂质相存在,故与等离子喷涂H A涂层相比,有更好的化学稳定性,这是由于后者常存在一些高温下产生的磷酸钙杂质相[13].2.2 涂层的形貌物质的表面形貌很大程度上是由其结构所决定的.羟基磷灰石的结构比较复杂,其晶体为六方晶系,属L 6PC 对称型和P63m 空间群,从羟基磷灰石体结构在(0001)面上的投影可知,结构中存在着两种钙离子位置,一种钙离子的配位数为9,另一种为6,这种结构,使得羟基磷灰石晶粒一般以六方柱的晶型出现.因此,羟基磷灰石的表面形貌一般为针状[14].但制备过程中不同的工艺条件将会影响羟基磷灰石晶粒生长的热力学及动力学参数,从而使其形貌发生改变.具有生物活性的磷和钙离子的基团要形核长大,形成羟基磷灰石,合金的表面必须分散有特殊的负电荷,并且还需要一个至少纳米级的生长空・32・第1期 尹 燕等:NiT i 形状记忆合金表面电化学沉积2碱处理制备H A 生物活性涂层 间[15].因此,若能使NiT i 形状记忆合金基体的表面形成一个带有负电荷的疏松表面,将有利于在钙化溶液中诱导含磷和钙离子的基团形核长大,进而促使羟磷灰石在NiT i 形状记忆合金表面形成.图3为典型H A 涂层的SE M 形貌. 图3a 涂层呈针状和片层状相互交错,结构松散,涂层中间出现一些孔洞.生成这种松散结构的原因是由于沉积过程中水电解而产生的H 2吸附在NiT i基体的表面占据了涂层进一步形成所需的空图3 H A 涂层的SEM 形貌Fig.3 SEM morphology of H A coating间.同时影响了电解液的传输,使涂层的进一步沉积、堆集受到妨碍.这种多孔、松散的涂层结构将影响涂层和基材间的结合强度.图3b 所示的试样经过表面处理,涂层较致密.但电解液中未加有机溶剂,涂层不均匀,主要原因是电极的边缘效应,造成电流密度不同所致.图3c 试样经表面处理,同时在电解液中加入有机溶剂.涂层结构致密、均匀,未见絮状物和孔洞.H A 粒子以四边形棱条状为主,相互交错,结合紧密,尺寸大小均匀,完全覆盖了合金基体.与前两种涂层相比,该涂层应该具有良好的结合强度.NiT i 形状记忆合金的表面经氧化处理后主要由T iO 2构成,再经进一步处理,形成了大部分由疏松多孔的T iO 2水凝胶组成的表面;并且在水溶液组成的电解液中,这种结构的表面容易富集由水电解所产生的带负电荷的OH -.因此,这样的结构非常适合在钙化溶液中沉积上类似骨质的钙磷层[16].在电化学沉积过程中,由于电极的边缘效应较明显,当电压过低时,电化学沉积只能在试样边缘发生.但当电压过高时,在水溶液体系中,水易发生分解,导致试样(阴极)表面产生气泡(H 2),使涂层不致密.电流密度越大,电沉积速度越快,从而不易获得致密的涂层.有机溶剂的加入,不但改变了电解液的电阻,也改变了电流密度,而且还配合提高电压以解决边缘效应.同时加入有机溶剂,还起到了防止H +在阴极NiT i 形状记忆合金基体上发生电解而影响沉积过程.2.3 实验工艺对沉积过程的影响经多组对比实验研究表明,不同的表面处理方式、工艺参数对电化学沉积过程有不同的影响.在相同电压条件下,经过化学处理的试样进行电化学沉积后,涂层与试样表面结合紧密,不脱落,涂敷均匀,效果好.当电压小于1.5V 时,电解液无明显对流现象,试样表面的絮状沉积物经流水冲洗后全部脱落;当电压大于5V 时,电解过程加剧,生成的气体易将涂层冲走,涂层结构疏松,气体孔洞较多,易脱落;当电压在1.5～5.0V 之间时,沉积效果最好.当温度低于40℃时,沉积缓慢,涂层不易涂敷;当温度高于60℃时,反应剧烈,晶粒长大速度较快,使涂层疏松脱落;当温度在50～55℃时,沉积效果最好.3 结论1)应用在较低温度下进行的电化学沉积2碱处理的方法,成功地在NiT i 形状记忆合金表面制备了H A 生物活性陶瓷涂层.2)对NiT i 合金表面处理和在电解液中添加有机溶剂,可使H A 涂层均匀、致密.3)沉积电压为1.5～5.0V ,温度为50～55℃时,沉积效果最好.・42・ 甘肃工业大学学报 第29卷参考文献:[1] 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镍钛丝热处理定型
镍钛丝热处理定型镍钛丝是一种具有形状记忆性能的特殊合金，可通过热处理定型来实现其形状记忆效应。
本文将介绍镍钛丝热处理定型的原理、方法和应用。
一、镍钛丝的形状记忆效应镍钛丝是一种具有形状记忆效应的智能材料。
它具有两种稳定的形态：奥氏体相和马氏体相。
在低温下，镍钛丝处于马氏体相，形态固定；而在高温下，镍钛丝转变为奥氏体相，形态发生改变。
当镍钛丝从高温快速冷却到室温时，它会恢复到之前的形状，实现形状记忆效应。
镍钛丝热处理定型的原理是通过控制镍钛丝的温度来实现形状记忆效应。
热处理定型包括两个步骤：一是加热镍钛丝到高温，使其转变为奥氏体相；二是快速冷却镍钛丝到室温，使其恢复到之前的形状。
三、镍钛丝热处理定型的方法镍钛丝热处理定型可以通过以下几种方法实现：1. 电阻加热法：将镍钛丝包裹在电阻丝中，通电加热，使镍钛丝达到高温状态。
2. 激光加热法：利用激光束对镍钛丝进行加热，实现高温状态。
3. 感应加热法：利用感应加热设备对镍钛丝进行加热，使其达到高温状态。
4. 热水浴法：将镍钛丝浸入预先加热的热水中，使其达到高温状态。
以上方法都可以根据具体需求选择，但需要注意控制加热温度和时间，以确保镍钛丝形状的准确记忆。
四、镍钛丝热处理定型的应用镍钛丝热处理定型在许多领域具有广泛的应用价值。
以下是一些常见的应用案例：1. 医疗器械：镍钛丝可以用于制作支架、夹具等医疗器械，通过热处理定型可以使其具有适应不同病人需求的形状。
2. 机械领域：镍钛丝可以用于制作形状可变的机械零件，通过热处理定型可以实现零件的自动调节和变形。
3. 智能材料：镍钛丝可以用于制作智能材料，如智能窗帘、智能门窗等，通过热处理定型可以实现材料形状的自动变化。
4. 纳米技术：镍钛丝可以用于纳米器件的制作，通过热处理定型可以实现纳米器件的形状调节和控制。
镍钛丝热处理定型是一种重要的工艺技术，可以实现镍钛丝的形状记忆效应。
通过合适的方法和参数控制，可以使镍钛丝适应不同应用场景的需求。
NiTi形状记忆合金的表面处理技术
NiTi形状记忆合金的表面处理技术
杨虹
【期刊名称】《天津化工》
【年(卷),期】2007(21)5
【摘要】采用表面处理的方法,可以改善NiTi形状记忆合金的表面性能,在不影响其机械性能的情况下提高其生物相容性,减小Ni离子的溶出,降低生物体的免疫排斥反应.
【总页数】1页(P62-62)
【作者】杨虹
【作者单位】天津渤海职业技术学院,天津,300221
【正文语种】中文
【中图分类】TQ139+.6
【相关文献】
1.钙化液对NiTi形状记忆合金表面HAP涂层形貌的影响 [J], 王丽雪;王春艳;王佳杰
2.医用NiTi形状记忆合金表面氧化改性研究进展 [J], 邵明增;崔春娟;杨洪波
3.NiTi形状记忆合金表面改性的研究进展 [J], 李丹;高岩
4.NiTi形状记忆合金的氢致表面损伤 [J], 陈宏源;程晓英
5.钙化处理引入电脉冲对NiTi形状记忆合金表面钙磷层的影响 [J], 曹力生;赵作福;方红
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镍钛基形状记忆合金管接头
镍钛基形状记忆合金管接头概述镍钛基形状记忆合金（NiTi）是一种具有智能功能的材料，可以通过温度的变化实现形状记忆和超弹性的特性。
在工程领域中，NiTi合金广泛应用于各种设备和构件中，其中包括管接头。
本文将对镍钛基形状记忆合金管接头进行详细介绍，包括工作原理、设计要求、制造工艺以及应用领域等方面。
工作原理形状记忆合金具有两种特殊的状态：奥氏体相和马氏体相。
在低温下，NiTi合金处于马氏体相状态，此时其具有较大的弯曲和形变能力。
当温度升高到临界温度以上时，NiTi合金会自动恢复到奥氏体相状态，并回复到其初始形状。
这一过程称为形状记忆效应。
通过利用这一特性，镍钛基形状记忆合金管接头可以实现自动连接和断开，从而实现各种应用需求。
设计要求1.材料选择在设计镍钛基形状记忆合金管接头时，材料选择是至关重要的一步。
合适的材料需要具备以下特点：具有良好的形状记忆效应、超弹性和耐腐蚀性能。
2.结构设计结构设计需要考虑以下几个方面：接头连接性能、密封性能、承压性能和可靠性。
合适的设计可以保证管道连接牢固、密封可靠并能够承受一定的压力。
3.温度控制由于形状记忆效应依赖于温度的变化，因此需要在设计中考虑温度控制的方式。
常见的方法包括传感器监测和控制系统，确保温度在预定范围内控制，以实现形状变化和记忆效应。
4.可靠性和耐久性接头需要具备良好的可靠性和耐久性，能够承受重复连接和断开的应力，并长时间保持良好的性能。
制造工艺镍钛基形状记忆合金管接头的制造工艺一般包括以下几个步骤：1.材料制备首先需要选择合适的镍钛基形状记忆合金材料，并对其进行加工和处理，确保其具备所需的性能，如形状记忆效应和超弹性。
2.结构设计与加工根据具体应用需求，设计合适的管接头结构，并进行加工。
加工方式可以包括锻造、铸造、切割和焊接等方法，确保接头的形状和尺寸满足设计要求。
3.热处理通过热处理过程，可以改善镍钛基形状记忆合金的性能和晶体结构，提高其形状记忆效应和超弹性。
镍钛丝材表面状态
镍钛丝材表面状态全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：镍钛丝材是一种独特的合金材料，具有形状记忆和超弹性的特性，广泛用于医疗器械、眼镜架、电子产品等领域。
在这些应用中，镍钛丝材的表面状态对其性能和功能起着至关重要的作用。
本文将重点讨论镍钛丝材的表面状态及其影响因素。
镍钛丝材的表面状态主要包括表面粗糙度、表面化学成分、表面氧化膜等。
这些表面特征对该材料的生物相容性、耐磨性、耐腐蚀性等性能有着直接的影响。
首先我们来聊一下镍钛丝材的表面粗糙度。
表面粗糙度是指表面的不规则度或凹凸程度，通常用Ra值或Rz值来表示。
在医疗器械领域，表面粗糙度的控制对于减少细菌附着、促进细胞生长等方面具有非常重要的意义。
为了得到具有理想表面粗糙度的镍钛丝材，通常采用机械抛光、化学腐蚀等方法进行加工处理。
表面化学成分是影响镍钛丝材表面状态的另一个重要因素。
表面化学成分的不同会导致其在不同环境中的反应性和稳定性差异。
在外科手术器械中，要求器械表面不含有对人体有害的化学物质，因此对表面化学成分的控制尤为重要。
为了确保镍钛丝材的表面化学成分符合要求，通常采用真空烧结、电化学氧化等方法进行处理。
表面氧化膜也是影响镍钛丝材表面状态的一个重要因素。
表面氧化膜可以提高表面的耐腐蚀性和耐磨性，同时也可以改善器械的外观质感。
在一些高端眼镜架、手术器械中，通常会对镍钛丝材进行阳极氧化或阳极交流氧化等处理，以形成均匀、致密的表面氧化膜。
这种处理方法不仅可以改善表面性能，还可以增加镍钛丝材的生物相容性。
镍钛丝材的表面状态对其性能和功能起着决定性的作用。
精细的表面处理工艺可以使镍钛丝材在不同领域中发挥出更好的性能表现，提高其在医疗、眼镜、电子等行业中的应用价值。
未来，随着表面工艺技术的不断发展和完善，相信镍钛丝材的表面状态将会越来越受到关注，为其广泛的应用领域带来更多可能性。
第二篇示例：镍钛丝材是一种应用广泛的合金材料，其具有形状记忆合金的特性，可以在外界温度、应力等作用下发生形状改变。
镍钛合金是一种形状记忆合金
镍钛合金在医学上的应用材料科学与工程学院08级热处理1班单珺 080102010005一、镍钛合金的发展历史可分为3 个阶段:1、1963 年～1986 年, 开展了初步的基础研究, 包括相变行为、晶体结构、显微组织、力学性能和冶炼加工制备技术等。
20 世纪70 年代初, 美国Raychem 公司成功研制了NiTiFe 航空用液压管路接头和紧固件, 并应用于F14 战斗机中, 成为镍钛合金第一个成功的工业应用实例。
、2、1987 年～1994 年, 深入细致地研究了基础理论, 包括马氏体的三变体自协作形状恢复机制、线性超弹性和非线性超弹性的影响因素等 , 这个阶段是镍钛合金工程的鼎盛时期。
3、1995 年至今, 一些新的镍钛合金加工技术和基础理论问题不断出现, 如镍钛合金的表面改性技术、激光加工技术和脉动疲劳寿命测试等。
二、NiTi合金形状记忆效应的原理和特性所谓"形状记忆效应"是指NiTi合金对它的金相几何形状有“记忆”本领，宏观而言，将一定形状的合金试样，低温塑形形变后，再将试样加热，试样又回复到它原来的形状，同时，产生巨大的回复力，例如横截面积为lcm²的合金棒，相变时产生850Okg的力。
记忆效应分三种:(1)单向记忆:低温金相受力变形，高温金相回到原状。
C2)双向记忆:能记住高温与低温金相，随温度而发生顺、逆性变化。
(3)全程记忆:机理不甚明了，可能是金相中的一种内应力场起了主要作用。
形状记忆效应的应变量依合金的种类而各有所异，约5-20%之间(一般金属小于0.5%),NiTi合金为8%。
形状记忆合金具有“热弹性马氏体型”相变。
NiTi合金为例，高温奥氏体相为体心立方有序晶体结构CaCl型B2晶格，低温马氏体相(M)为单斜畸变结构Bl9晶格，从B→M，存在一个对双程记忆效应起着重要作用的R相变。
在B2=R，R=M和R2=M的顺、逆相变中，母和子相中相邻原子位置不变，只是界面上原子发生协作位移-晶体切变。
工程材料大作业——医用镍钛记忆合金表面复合涂层处理
《工程材料及其分析技术》期末大作业姓名：xxxxxx学号：xxxxxxxxxxxxx联系电话：xxxxxxxxxxxxxxE – mail：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx本人导师：xxx授课老师：xxxxxxxxxxxx完成时间：xxxxxxxx医用镍钛形状记忆合金的表面改性——TiO2/HA/轻稀土复合涂层处理镍钛形状记忆合金有着独特的形状记忆效应和优异的力学性能，其强度和硬度高于钴基合金，耐磨性优于钛合金与不锈钢，是极具应用前景的医用金属材料[1]。
但作为人体植入物，在体液腐蚀作用下，镍钛记忆合金释放的镍离子对生物体有潜在的生物毒性作用[2-3]，限制了其在医学上的广泛应用。
因此对镍钛记忆合金进行表面处理，以提高其抗腐蚀性和生物相容性非常有必要。
HA是构成人体骨骼和牙齿的主要无机成分，具有良好的生物相容性、骨传导性和骨诱导性，在骨组织工程领域有广泛的应用前景[4]。
然而单一的HA材料脆性大、韧性低，植入体内后HAP 粒子易从移植部位迁移，不能用于负重部位骨缺损的修复[5-6]。
1、镍钛形状记忆合金介绍1.1形状记忆效应(a)原始形状(b)拉直(c)加热后恢复原状图1 镍钛合金形状记忆效应演示实验形状记忆效应是指，在高温下处理成一定形状的金属急冷下来，在低温相状态下经塑性变形为另一种形状，然后加热到高温相成为稳定状态的温度时，通过马氏体逆相变恢复到低温塑性变形前的形状的现象。
图1中实验鲜明的展示了镍钛合金的形状记忆效应。
图2 镍钛合金相变特性图[7]1.2超弹性性质所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，在卸载时应变可自动恢复的现象。
镍钛合金的应力应变曲线如图3所示。
应力应变曲线中的AB段为弹性变形。
当接近B点时，由于拉伸，微观的马氏体结构开始形成。
在BC段，伴随着马氏体的转变，也产生了一些塑性形变，这种形变的产生是为了适应局部生成的马氏体。
在BC段，随着进一步的拉伸，广泛的应力诱导相变发生，拉力基本维持恒定。
医用TiNi形状记忆合金表面改性ppt课件
图6去合金化处理后NiTi合金表面Ols高分辨XPS光谱 Fig.6 Ols high resolution spectrum of the surface of dealloyed NiTi alloy
图6为样品表面 Ols 高分辩XPS 光谱。由图可知，结合能 在 530 ． 4 eV 的峰为 O2- ，是由 Ti02 中的晶格氧产生，而在 532．0 eV处的峰，则归因于表面Ti02结合OH-(531．5 eV) 及化学吸附 H20(533． 0 eV) 产生的，由此说明 NiTi 去合金 化处理后在表面存在部分的水合氧化钛。
1979年，中国开始研究医用TiNi形状记忆合金。 1982年用于临床，首先在口腔整畸和矫形外科得到应用。 1987年，中国对医用可TiNi形状记忆台金的研究开始进行放 射科的研究与临床应用，如心血管、泌尿科、胸外科、肝胆科 等。 1989年，中国开始将医用TiNi形状记忆合金应用于心血管方 面的研究。 1990～1992年，中国召开了两次国内及国际记忆合金在医学 方面的应用学术会议，医用TiNi形状记忆合金作为新型的生物 功能材料的研究与应用越来越受到医学界的重视。
图2为阳极氧化时间 120 min 在 NiTi 合金基体上 形成TiO2氧化膜表面的 XPS 全谱图。从图中能够看到 Ti、 O、C、N的特征峰出现，C、 N 为氧化膜表面的污染元素。 阳极氧化膜的表面不存在 Ni 元素，这表明在阳极氧化过 程中，阳极中只有 Ti 元素参 与了阳极反应，而Ni元素则 没有参与阳极反应。
阳极氧化法结论：
1)通过阳极氧化在NiTi形状记忆合金基体表面形成的TiO2 阳极氧化膜不含有Ni元素，可以避免因腐蚀而引起Ni离子的 溶出； 2)通过阳极氧化所制备的氧化膜与NiTi形状记忆合金基体 的结合强度随氧化时间的增加而降低。当阳极氧化时间适当 时， TiO2 氧化膜与 NiTi形状记忆合金基体的结合强度可以满 足生物涂层材料与基体结合强度的有关要求。
热处理工艺对镍钛记忆合金材料的记忆效应和形状恢复性能的调控
热处理工艺对镍钛记忆合金材料的记忆效应和形状恢复性能的调控热处理工艺对镍钛记忆合金材料的记忆效应和形状恢复性能具有重要的调控作用。
镍钛记忆合金是一种具有形状记忆功能的特殊材料，其具备在外力作用下发生塑性变形，并且在升温条件下恢复原本形状的能力。
热处理工艺可以通过改变材料的晶体结构和相态组成，来调控材料的记忆效应和形状恢复性能。
首先，热处理可以通过改变镍钛记忆合金的晶体结构来调控其记忆效应。
正常情况下，镍钛记忆合金存在两种晶体结构，分别是高温相（a相）和低温相（b相）。
高温相具有良好的可塑性，而低温相则对形状记忆效应起主要作用。
在制备镍钛记忆合金时，通过控制合金的成分以及热处理过程中的温度和时间，可以促使材料在低温相下形成一定的形状记忆效应。
例如，通过快速冷却和固溶处理，在制备过程中提高材料的形状记忆效应。
其次，热处理还可以通过改变镍钛记忆合金的相态组成来调控其形状恢复性能。
在记忆合金材料中，除了a相和b相之外，还可能存在其他相，如R相和M相。
R相对形状恢复性能起到重要的作用，而M相主要影响材料的抗回弹性能。
通过调控材料组分和热处理条件，可以控制R相和M相的相对含量，从而调节材料的形状恢复性能。
例如，通过合适的固溶处理和时效处理，可以增加R相的含量，提高材料的形状恢复性能。
此外，热处理还可以改善材料的微观结构和晶体缺陷，从而提高材料的记忆效应和形状恢复性能。
热处理过程中的退火和时效处理可以消除材料中的晶格缺陷和位错，提高材料的晶体结构和机械性能。
同时，适当的热处理还可以改善材料的晶界和析出相，提高材料的抗变形和形状恢复性能。
总之，热处理工艺对镍钛记忆合金材料的记忆效应和形状恢复性能具有重要的调控作用。
通过调节材料的晶体结构和相态组成，改善材料的微观结构和缺陷，可以提高材料的记忆效应和形状恢复性能。
这为镍钛记忆合金材料在形状记忆器件、医疗器械和结构材料等领域的应用提供了基础。
此外，除了晶体结构和相态组成的调控外，热处理工艺还可以对镍钛记忆合金材料的性能进行优化。
镍钛合金形状记忆薄膜的化学刻蚀[1]
![镍钛合金形状记忆薄膜的化学刻蚀[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/11c1afee5ef7ba0d4a733b56.png)
1999年微 细 加 工 技 术№.3第3期M icrofab ricati on T echno logy1999文章编号:100328213(1999)0320020207镍钛合金形状记忆薄膜的化学刻蚀丁桂甫,徐东,赵小林,张寿柏,蔡炳初,沈天慧(上海交通大学信息存储研究中心薄膜与微细加工开放实验室,上海200030)摘要:镍钛合金形状记忆薄膜的图形化技术曾是其实用化的主要障碍之一,现在,一种工作性能优越的化学刻蚀液可以实现薄膜的高精度图形化,该刻蚀液常温工作,性能稳定,刻蚀速率在1～5微米 分之间均可得到满意的刻蚀线条。
常规制作的光刻胶。
该刻蚀液用于溅射态的形状记忆合金薄膜可得到与掩模图形完全一致的刻蚀结果,刻蚀线条光滑平直,刻蚀系数大于115。
当用于热处理以后的薄膜时,刻蚀面有一定程度的粗糙化,只能用于刻蚀相对较粗的线条,这是热处理后薄膜中晶粒与晶界刻蚀速率不同所致。
用该刻蚀液图形化的形状记忆合金薄膜驱动机构已成功用于微泵制造,所制作的微泵流量达到200微升 分钟以上。
关键词:形状记忆合金薄膜;化学刻蚀;微驱动机构;微泵中图分类号:TN304・D55,TN405.98+3 文献标识码:A1 引言形状记忆合金薄膜(特别是镍钛系列)被认为是毫米到微米尺度上微驱动器驱动机构的最好选择之一〔1〕。
与常见的电磁、静电、压电、热膨胀及固溶体相变等原理驱动的微执行器相比,单位体积形状记忆合金薄膜的驱动能量高且位移大,除此之外,还具有回复应力大、工作电压低、结构简单、寿命长、对人体无毒害等优点。
由于可以在硅基体上制作镍钛合金形状记忆薄膜微驱动器件,因此易于与控制回路集成为一体,进行低成本批量生产。
所以,作为微驱动器的驱动机构,形状记忆合金薄膜具有诱人的前景〔2〕,然而,镍钛系合金薄膜的图形化比较困难,被认为是阻碍其广泛应用的主要技术障碍之一〔3〕。
湿法化学刻蚀是最为常见的薄膜材料图形化技术手段之一〔4〕,含有氢氟酸和硝酸的稀溶液被推荐用于镍钛合金薄膜的化学刻蚀〔5,1〕。
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１引 青
次 用 Ｗ４ 、 ８Ｗ ２ 、 ｌ 、 １ 、 ７Ｗ ５ 对 ０ ｗ２ 、 ０Ｗ ４Ｗ ０Ｗ 、
随着科学 技术的进步 ，人 民生活水 平的提 高， 人们更加重视健康 的重要性 ， 医学水 平随着 人们追求健康 而得 到提高 。医用材料是 否进步 是衡量医学水平是否提高的重要指标。 旧的 、 对人体危 害大的医用材料逐渐被 新 的、 对人体危害小 的或无 害的材料所 代替。 ｉｒ Ｎ＿ ｉ ｒ 形状记 ｝合金是一种 新型的功能材料 ，具有 良 乙 好的力学性能 ， 奇特 的形 状记忆特性 、 阻尼和 高
・
Ｃ ｉａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈ ｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ
工 业 技 术
镍 钛形 状记 忆 究 中心 ， 州 贵阳 ５ ０ ０ ） 贵 贵 ５ ０ ２
摘 要： 用酸浸 泡 法及 电解 铵 盐溶 液 法处 理 Ｎ— ｉ 状记 忆 合金 表 面 ， ｉＴ 形 同时在 电解过 程 中形 成致 密 薄膜 ， 用原 子 吸收 分 光光 度 计检 测 Ｎ 的溶 出量 。结 果表 明 ， ｉ ｉ Ｎ 的溶 出量 随酸及 电解的 浓度增 大而增 加 ， 成膜厚 度 随 电解溶 液浓度 增 大 而增厚 。 关键 词 ： ｉ ｒ 形状 记忆 合金 ； Ｎ— ｉ ｒ 医用材料 ； 面 处理 表
发、 汽车丁业及 日常生活 中得 到了广泛 的应用 。 量 瓶 中 。 本文将对 Ｎ ｉ ｉ 形状记忆 合金 的表 面进行研 究 用 ＧＧ ９原子吸收分光光度 计测 Ｎｉ Ｘ－ 的含 处理 ， 用两 种不 同的方法 ： ｉ ｉ ①Ｎ ’ 形状 记忆 合 量 ， 出 Ｎ 的溶出量 。 算 ｉ 金表面镍的腐蚀研究 。② 电解的方法在其表 面 浸 泡 ３ 小 时后 ， 取 ５ ｌ ６ 再 ｍ 浸泡 液 ， 用蒸 馏 形 成 Ｔ 的稳定化合物 薄膜 ， ｊ 使对 人体有害 的过 水定 容到 ５ ｍ ， Ｎ 的溶 出量 。 ０ｌ 测 ｉ 量镍离子被包裹在膜 内。 为了汪明以上溶液的浸泡过 程中是否有 ２实验 的溶 出（ 如果 ｎ 的溶 出量与 Ｎ 的溶出量相近或 ｉ ２１主要试剂和材料 ． 超过 Ｎ 的溶 出量 ， ｉ 那么实验是不成功的 ） 。 （ Ｈ ） ０ ； Ｈ Ｃ ； Ｃ ； ￣Ｏ ； Ｎ ４ｓ ４ ４ １ １ ２ Ｎ Ｈ Ｈ ４ 浓氨水 ； 从 １％的 Ｈ １ 泡 液 中取 ５ ｌ ０ Ｃ浸 ｍ 置于 ５ ｍ ０ｌ Ｎ Ｃ ； ｇ 草 酸 ；０／变 色 酸 ； ｘ ０ ｌ ｍ 的 的容 量瓶 中 ， ５ 的草酸 ２ ｍ ，０ 的变色 ａ ｌ ０／ ５ ｌ ２ｇ ｌ ２ ｌｘ ｍ ０ 加 ０ ５ｌ ｌ ２ 酸 ５ ｄ 用蒸馏水稀释至刻度 。 ｎ， Ｎ＿ ｉ ｉ 合金块 ；． ３ ｇ ｌ Ｔ ０ ０ ｍ ／ 钛标准溶液 ０ ｍ ２ ． ２仪器 取 ０ １ ｔ ／ ｌ ＴＯ 的标 准溶液 ５ ｌ 方 ． ６ ｇ 的 ｉ２ ４ ｘｍ ｍ （ ２ ．Ｇ Ｘ ９ ．１ Ｇ 一 原子 吸收分光光度计 ２ 法 同上 ） 。 ２ ． ￥ ２ Ｃ可见分光光度计 ．２ ２ Ｐ ２ 用 ￥ ２ Ｃ可见 分光 光度计 测定 ｒ 在 １％ ２Ｐ ｒ ｉ ０ ２ ． ４ Ｂ型 电解分析器 ．３ ２ ４ Ｈ １ Ｃ 浸泡液 中的含量 。 ２ Ｎ ｉ 金表面 Ｎ 的腐 蚀 ＿ ｉ 合 ３ ｉ 表一 １ ２ ． 取 ６块 ２ ｘ ０ ｌ ｌ Ｎ ｉ ．１ ３ ０ ｌ ｘ ｍｎ 的 ｉ 形状记 编 号 ｌ ２ ３ ４ ５ ６ 忆合金 ， 金相砂纸进行 抛光处理。 用 金相砂纸 的 溶 液 Ｎｔ ｔ ｉ０ ｔ Ｈ ｌ ４ Ｃ Ｈ Ｉ Ｃ Ｈ ｌ Ｃ Ｈ ） 【 Ｈ ） ｜ （ 规格 有 Ｗ４ 、 ８ Ｗ２ 、 ４、 ０ Ｗ７ Ｗ５ 依 ０ Ｗ２ 、 ０ Ｗ１ Ｗ１ 、 、 ，