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鎳鈦合金對我們生活起什麼作用

發布時間:2022-01-20 11:44:05

1. 鎳鈦合金通常用於製作宇宙飛船自展天線,這是利用了鎳鈦合金的什麼功能

是利用了鎳鈦合金的形狀記憶功能

鎳鈦合金是一種形狀記憶合金。形狀記憶是當一定形狀的母相由一定溫度以上冷卻到某一溫度以下時,其金相(金屬結晶結構)發生變化。但這種相變是可逆的。當它再次處於一定溫度時,金相逆向變化,材料會自動恢復其在母相時的形狀。實際上形狀記憶效應是鎳鈦合金的一個由熱誘發的相變過程。

上面的話不太好理解。這樣說,把鎳鈦合金在低溫下做成天線的形狀,常溫下折疊捲曲起來,裝在一個小容器里。飛船進入太空後,打開容器,因溫度下降,鎳鈦合金「想起來」以前的形狀了,就會自動伸展開來,成為原來天線的形狀了。

2. 鈦合金的好處和壞處

鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體:882℃以下為密排六方結構α鈦,882℃以上為體心立方的β鈦。合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類:①穩定α相、提高相轉變溫度的元素為α穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素,它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。②穩定β相、降低相變溫度的元素為β穩定元素,又可分同晶型和共析型二種。前者有鉬、鈮、釩等;後者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。③對相變溫度影響不大的元素為中性元素,有鋯、錫等。
氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有顯著強化效果,但卻使塑性下降。通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氫在α相中溶解度很小,鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物,使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在 0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。
[編輯本段]鈦合金的分類
鈦是同素異構體,熔點為1720℃,在低於882℃時呈密排六方晶格結構,稱為α鈦;在882℃以上呈體心立方品格結構,稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點,添加適當的合金元素,使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金(itanium alloys)。室溫下,鈦合金有三種基體組織,鈦合金也就分為以下三類:α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。
α鈦合金
它是α相固溶體組成的單相合金,不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下,均是α相,組織穩定,耐磨性高於純鈦,抗氧化能力強。在500℃~600℃的溫度下,仍保持其強度和抗蠕變性能,但不能進行熱處理強化,室溫強度不高。
β鈦合金
它是β相固溶體組成的單相合金,未熱處理即具有較高的強度,淬火、時效後合金得到進一步強化,室溫強度可達1372~1666 MPa;但熱穩定性較差,不宜在高溫下使用。
α+β鈦合金
它是雙相合金,具有良好的綜合性能,組織穩定性好,有良好的韌性、塑性和高溫變形性能,能較好地進行熱壓力加工,能進行淬火、時效使合金強化。熱處理後的強度約比退火狀態提高50%~100%;高溫強度高,可在400℃~500℃的溫度下長期工作,其熱穩定性次於α鈦合金。
三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金;α鈦合金的切削加工性最好,α+p鈦合金次之,β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA,β鈦合金代號為TB,α+β鈦合金代號為TC。
鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金(鈦-鉬,鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。典型合金的成分和性能見表。
熱處理 鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩定性和疲勞強度;針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性;等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。
[編輯本段]鈦合金的性能
鈦是一種新型金屬,鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關,最純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%,但其強度低、塑性高。99.5%工業純鈦的性能為:密度ρ=4.5g/cm3,熔點為1800℃,導熱系數λ=15.24W/(m.K),抗拉強度σb=539MPa,伸長率δ=25%,斷面收縮率ψ=25%,彈性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。
(1)比強度高
鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右,僅為鋼的60%,純鈦的強度接近普通鋼的強度,一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料,見表7-1,可制出單位強度高、剛性好、質輕的零、部件。目前飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

(2)熱強度高
使用溫度比鋁合金高幾網路,在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450~500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃~500℃范圍內仍有很高的比強度,而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃,鋁合金則在200℃以下。
(3)抗蝕性好
鈦合金在潮濕的大氣和海水介質中工作,其抗蝕性遠優於不銹鋼;對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強;對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。
(4)低溫性能好
鈦合金在低溫和超低溫下,仍能保持其力學性能。低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。因此,鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。
(5)化學活性大
鈦的化學活性大,與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。含碳量大於0.2%時,會在鈦合金中形成硬質TiC;溫度較高時,與N作用也會形成TiN硬質表層;在600℃以上時,鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層;氫含量上升,也會形成脆化層。吸收氣體而產生的硬脆表層深度可達0.1~0.15 mm,硬化程度為20%~30%。鈦的化學親和性也大,易與摩擦表面產生粘附現象。
(6)導熱系數小、彈性模量小
鈦的導熱系數λ=15.24W/(m.K)約為鎳的1/4,鐵的1/5,鋁的1/14,而各種鈦合金的導熱系數比鈦的導熱系數約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2,故其剛性差、易變形,不宜製作細長桿和薄壁件,切削時加工表面的回彈量很大,約為不銹鋼的2~3倍,造成刀具後刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結磨損。
[編輯本段]鈦合金的用途
鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好。另外,鈦合金的工藝性能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用於製作電解工業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究;60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。
[編輯本段]鈦合金的熱處理
常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。退火是為了消除內應力、提高塑性和組織穩定性,以獲得較好的綜合性能。通常α合金和(α+β)合金退火溫度選在(α+β)—→β相轉變點以下120~200℃;固溶和時效處理是從高溫區快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩定的β相,然後在中溫區保溫使這些亞穩定相分解,得到α相或化合物等細小彌散的第二相質點,達到使合金強化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相轉變點以下40~100℃進行,亞穩定β合金淬火在(α+β)—→β相轉變點以上40~80℃進行。時效處理溫度一般為450~550℃。
總結,鈦合金的熱處理工藝可以歸納為:
(1)消除應力退火:目的是為消除或減少加工過程中產生的殘余應力。防止在一些腐蝕環境中的化學侵蝕和減少變形。
(2)完全退火:目的是為了獲得好的韌性,改善加工性能,有利於再加工以及提高尺寸和組織的穩定性。
(3)固溶處理和時效:目的是為了提高其強度,α鈦合金和穩定的β鈦合金不能進行強化熱處理,在生產中只進行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩β鈦合金可以通過固溶處理和時效使合金進一步強化。
此外,為了滿足工件的特殊要求,工業上還採用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。
[編輯本段]鈦合金的切削
切削特點
鈦合金的硬度大於HB350時切削加工特別困難,小於HB300時則容易出現粘刀現象,也難於切削。但鈦合金的硬度只是難於切削加工的一個方面,關鍵在於鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點:
(1)變形系數小:這是鈦合金切削加工的顯著特點,變形系數小於或接近於1。切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增大,加速刀具磨損。
(2)切削溫度高:由於鈦合金的導熱系數很小(只相當於45號鋼的1/5~1/7),切屑與前刀面的接觸長度極短,切削時產生的熱不易傳出,集中在切削區和切削刃附近的較小范圍內,切削溫度很高。在相同的切削條件下,切削溫度可比切削45號鋼時高出一倍以上。
(3)單位面積上的切削力大:主切削力比切鋼時約小20%,由於切屑與前刀面的接觸長度極短,單位接觸面積上的切削力大大增加,容易造成崩刃。同時,由於鈦合金的彈性模量小,加工時在徑向力作用下容易產生彎曲變形,引起振動,加大刀具磨損並影響零件的精度。因此,要求工藝系統應具有較好的剛性。
(4)冷硬現象嚴重:由於鈦的化學活性大,在高的切削溫度下,很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同時切削過程中的塑性變形也會造成表面硬化。冷硬現象不僅會降低零件的疲勞強度,而且能加劇刀具磨損,是切削鈦合金時的一個很重要特點。
(5)刀具易磨損:毛坯經過沖壓、鍛造、熱軋等方法加工後,形成硬而脆的不均勻外皮,極易造成崩刃現象,使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外,由於鈦合金對刀具材料的化學親和性強,在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下,刀具很容易產生粘結磨損。車削鈦合金時,有時前刀面的磨損甚至比後刀面更為嚴重;進給量f<0.1 mm/r時,磨損主要發生在後刀面上;當f>0.2 mm/r時,前刀面將出現磨損;用硬質合金刀具精車和半精車時,後刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適。
刀具材料
切削加工鈦合金應從降低切削溫度和減少粘結兩方面出發,選用紅硬性好、抗彎強度高、導熱性能好、與鈦合金親和性差的刀具材料,YG類硬質合金比較合適。由於高速鋼的耐熱性差,因此應盡量採用硬質合金製作的刀具。常用的硬質合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。
塗層刀片和YT類硬質合金會與鈦合金產生劇烈的親和作用,加劇刀具的粘結磨損,不宜用來切削鈦合金;對於復雜、多刃刀具,可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4Mo)、高鈷高速鋼(如W2Mo9Cr4VCo8)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料,適於製作切削鈦合金的鑽頭、鉸刀、立銑刀、拉刀、絲錐等刀具。
採用金剛石和立方氮化硼作刀具切削鈦合金,可取得顯著效果。如用天然金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下,切削速度可達200 m/min;若不用切削液,在同等磨損量時,允許的切削速度僅為100m/min。
注意事項
在切削鈦合金的過程中,應注意的事項有:
(1)由於鈦合金的彈性模量小,工件在加工中的夾緊變形和受力變形大,會降低工件的加工精度;工件安裝時夾緊力不宜過大,必要時可增加輔助支承。
(2)如果使用含氯的切削液,切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣,被鈦吸收引起氫脆;也可能引起鈦合金高溫應力腐蝕開裂。
(3)切削液中的氯化物使用時還可能分解或揮發有毒氣體,使用時宜採取安全防護措施,否則不應使用;切削後應及時用不含氯的清洗劑徹底清洗零件,清除含氯殘留物。
(4)禁止使用鉛或鋅基合金製作的工、夾具與鈦合金接觸,銅、錫、鎘及其合金也同樣禁止使用。
(5)與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈;經清洗過的鈦合金零件,要防止油脂或指印污染,否則以後可能造成鹽(氯化鈉)的應力腐蝕。
(6)一般情況下切削加工鈦合金時,沒有發火危險,只有在微量切削時,切下的細小切屑才有發火燃燒現象。為了避免火災,除大量澆注切削液之外,還應防止切屑在機床上堆積,刀具用鈍後立即進行更換,或降低切削速度,加大進給量以加大切屑厚度。若一旦著火,應採用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進行撲滅,嚴禁使用四氯化碳、二氧化碳滅火器,也不能澆水,因為水能加速燃燒,甚至導致氫爆炸。

3. 鎳和鈦為什麼可以結合

因為鈦是優質的耐腐蝕高強度的材料,鎳和鈦也可以結合,形成性能更優質的材料。

鈦是一種銀白色金屬,在金屬分類中被歸類為稀有輕金屬。其熔點為1668℃,從體心立方晶格的β相到密排六方晶格的α相,或α相向β相的轉變,相變點為882°C。與其他金屬相比,鈦在化學物質和機械性能方面具有的特性。

金屬鈦的密度為4.51g/cm³,高於鋁而低於鋼、銅、鎳,但比強度高於鋁合金和高強合金鋼。比強度高說明了金屬材料輕和高強度,所以鈦又是一種輕型高強度的金屬結構材料。

注意事項:

1、通常認為,鈦和鈦合金所含有的六方晶格在變形時塑性較低,但是用於其它結構金屬的各種壓力加工方法也都適用於鈦合金。屈服點與強度極限之比乃是指金屬能否經受塑性變形的特性指標之一。

此比值愈大,金屬的塑性就愈差。對於在冷卻狀態下的工業純鈦來說,該比值為0.72-0.87,而碳鋼為0.6-0.65,不銹鋼為0.4-0.5。

2、在加熱狀態(高於=yS轉變溫度)下進行體積沖壓、自由煅造及其它一些與加工大截面和大尺寸坯件有關的操作。

3、煅造及沖壓加熱溫度范圍掌捱在850-1150°C之間。合金BT;M)0、BT1-0、OT4~0及OT4-1在冷卻狀態下即具有令人滿意的塑性變形。因此,用這些合金製成的零件,大多是經過中間退火的坯件不加熱沖壓而成。

4、鈦合金在冷塑性變形時,不管其化學成分和機械性能如何,強度會大大提髙,而塑性相應降低,為此就必須進行工序間的退火處理。

4. 鈦鎳合金 用途

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5. 鈦合金的優缺點是什麼

一、優點

1、強度高,鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右,僅為鋼的60%,純鈦的密度才接近普通鋼的密度,一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。

2、熱強度高,使用溫度比鋁合金高幾網路,在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450~500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃~500℃范圍內仍有很高的比強度,而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃,鋁合金則在200℃以下。

3、抗蝕性好,鈦合金在潮濕的大氣和海水介質中工作,其抗蝕性遠優於不銹鋼;對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強;對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。

4、低溫性能好,鈦合金在低溫和超低溫下,仍能保持其力學性能。低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。因此,鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。

5、化學活性大,鈦的化學活性大,與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。

6、導熱彈性小,鈦的導熱系數λ=15.24W/(m.K)約為鎳的1/4,鐵的1/5,鋁的1/14,而各種鈦合金的導熱系數比鈦的導熱系數約下降50%。

二、缺點

1、鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學反應性差。此性質迫使鈦合金與一般傳統的精煉、熔融和鑄造技術不同,甚至經常造成模具的損壞。

2、鈦合金的價格變的十分昂貴。因此它們剛開始大多用在飛機結構、航空器,以及用在石油和化學工業等高科技工業。

6. 鈦合金的主要用途是什麼

1、航空航天領域用鈦大國集中在西方國家,尤其是美國,60%的鈦材都應用到這個領域。亞洲國家,日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發展,鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長。從全球角度來看,航空業對鈦市場起著決定性的作用,從歷史上看,鈦行業大的周期輪回都和航空業的冷暖密切相關。

2、民用飛機

(1)減輕結構重量、提高結構效率

(2)符合高溫部位的使用要求

(3)符合與復合材料結構相匹配的要求

(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求

3、軍事飛機

軍用武器的開發與采購不斷向著輕便、靈活方向發展,為了滿足戰斗機對戰斗性能要求,除了採用先進的設計技術外,還必須採用額性能優良的材料以及先進的工藝製造技術。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金應用水平就是重要措施之一。

自20世紀60年代以來,國外軍用飛機的鈦量逐年增加,當前歐美設計的各種先進軍用戰斗機和轟炸機中鈦合金用量已經穩定在20%以上,並且新機型的用鈦量佔比正在大幅提升。

4、汽車

降低燃油消耗、減少有害廢棄物(CO2、NOX 等)排放已經成為汽車行業技術進步的主要動力和方向之一。研究表明,輕量化是實現節省燃料、減少污染的有效措施。汽車的質量每降低10%,燃料消耗可節省8%-10%,廢氣排放可減少10%。

在駕駛方面,汽車輕量化後加速性能提高,車輛控制穩定性、噪音、振動方面也都有改善。從碰撞安全性考慮,汽車輕量化後,碰撞時慣性小,制動距離減少。

汽車輕量化的首選途徑就是用高比強度的輕質材料,如鋁、鎂、鈦等替代傳統的汽車材料(鋼鐵)。2009年全球汽車用鈦量已達3000噸。鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史目前賽車幾乎都使用了鈦材,日本汽車用鈦已超過600噸,隨著全球汽車工業的發展,汽車用鈦還在快速增加。

5、醫療行業

鈦在醫療領域有著廣泛的應用。鈦與人體骨骼接近,對人體組織具有良好的生物相容性、無毒副作用。人體植入物是與人的生命和健康密切相關的特殊的功能材料。同其它金屬材料相比較,使用鈦及鈦合金的優勢主要有以下幾點:

1 質輕;2 彈性模量低;3無磁性;4 無毒性;5 抗腐蝕性;6 強度高、韌性好。

外科植入物中的鈦合金用量正以每年5%-7%的速度增長。採用鈦及鈦合金製造的股骨頭、髖關節、肱骨、顱骨、膝關節、肘關節、肩關節、掌指關節、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘等上百種金屬件移植到人體中,取得了良好的效果,被醫學界給予了很高的評價。

6、化工行業

鈦具有優良的耐腐蝕性能、力學性能和工藝性能,被廣泛應用於國民經濟許多部門。特別是在化工生產中,用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產量,提高產品質量,延長設備使用壽命,減少消耗,降低能耗,降低成本,防止污染,改善勞動條件和提高勞動生產率等方面都有十分重要的意義。

7、海洋工程

隨著科學技術的發展和陸地資源日趨枯竭,人類開發利用海洋已經提到日程上來了。鈦對於海水有優異的耐蝕性能,大量運用於海水淡化、艦船、海洋熱能開發和海底資源開采等領域。

8、日常生活

鈦在日常生活中的應用非常廣泛,可謂無處不在,例如高爾夫球頭、自行車車架、網球拍、輪椅、眼鏡架等都會應用到鈦。

鈦以其輕質、強度高的特性在體育用品中的應用,從最早的網球拍、羽毛球拍逐步擴展到了高爾夫球頭、球桿以及賽車等。

2008年我國體育休閑占總消費量的13%,其中僅高爾夫球頭和球桿的用鈦量就超過了1000噸。鈦合金做成的自行車車架也頗受歡迎,目前有近50價公司生產鈦自行車,美國早已是最大的鈦自行車生產商和消費國。

鈦輕質的特點也應用到眼鏡架中,而且鈦又不易與皮膚發生過敏,並且鈦表面經陽極處理可有絢麗色彩,因此從20世紀80年代初就開始應用於鏡架中。

(6)鎳鈦合金對我們生活起什麼作用擴展閱讀

鈦被認為是一種稀有金屬,這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐富,在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石,廣布於地殼及岩石圈之中。鈦亦同時存在於幾乎所有生物、岩石、水體及土壤中。

從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦,可用於製造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(TiCl4)(作催化劑和用於製造煙幕作空中掩護)及三氯化鈦(TiCl3)(用於催化聚丙烯的生產)。

7. 鎳鈦合金的簡介

一)
鎳鈦合金的相變與性能
顧名思義,鎳鈦合金是由鎳和鈦組成二元合金,由於受到溫度和機械壓力的改變而存在兩種不同的晶體結構相,即奧氏體相和馬氏體相。
鎳鈦合金冷卻時的相變順序為母相(奧氏體相)-r相-馬氏體相。
r相是菱方形,奧氏體是溫度較高(大於同樣地:即奧氏體開始的溫度)的時候,或者去處載荷(外力去除deactivation)時的狀態,立方體,堅硬。形狀比較穩定。而馬氏體相是溫度相對較低(小於mf:即馬氏體結束的溫度)或者載入(受到外力活化)時的狀態,六邊形,具有延展性,反復性,不太穩定,較易變形。
(二)
鎳鈦合金的特殊性能
1、形狀記憶特性(shape
memory)
形狀記憶是當一定形狀的母相由af溫度以上冷卻到mf溫度以下形成馬氏體後,將馬氏體在mf以下溫度形變,經加熱至af溫度以下,伴隨逆相變,材料會自動恢復其在母相時的形狀。實際上形狀記憶效應是鎳鈦合金的一個由熱誘發的相變過程。
2、超彈性
(superelastic)
所謂的超彈性是指試樣在外力作用下產生遠大於起彈性極限應變數的應變,在卸載時應變可自動恢復的現象。即在母相狀態下,由於外加應力的作用,導致應力誘發馬氏體相變發生,從而合金錶現出不同於普通材料的力學行為,它的彈性極限遠遠大於普通材料,並且不再遵守虎克定律。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應力不隨應變的增大而增大,可將超彈性分為線性超彈性和非線性超彈性兩類。前者的應力-應變曲線中應力與應變接近線性關系。非線性超彈性是指在af以上一定溫度區間內載入和卸載過程中分別發生應力誘發馬氏體相變及其逆相變的結果,因此非線性超彈性也稱相變偽彈性。鎳鈦合金的相變偽彈性可達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,當弓絲被加熱到400ºc以上時,超彈性開始下降。
3、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
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8. 鎳鈦合金對人體有影響嗎

鎳鈦合金是特殊的化學組成,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。一般情況情況下,表面層鈦氧化充當了一種屏障,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。
也經常用作鎳鈦合金牙齒矯形絲的矯治力,應該對人體影響不大。

9. 鎳鈦合金的性能及特性

鎳鈦合金是一種形狀記憶合金,形狀記憶合金是能將自身的塑性變形在某一特定溫度下自動恢復為原始形狀的特種合金,具有良好的可塑性。
鎳鈦合金是一種形狀記憶合金,形狀記憶合金是能將自身的塑性變形在某一特定溫度下自動恢復為原始形狀的特種合金。它的伸縮率在20%以上,疲勞壽命達1*10的7次方,阻尼特性比普通的彈簧高10倍,其耐腐蝕性優於目前最好的醫用不銹鋼,因此可以滿足各類工程和醫學的應用需求,是一種非常優秀的功能材料。
記憶合金除具有獨特的形狀記憶功能外,還具有耐磨損、抗腐蝕、高阻尼和超彈性等優異特點。
(一)鎳鈦合金的相變與性能
顧名思義,鎳鈦合金是由鎳和鈦組成二元合金,由於受到溫度和機械壓力的改變而存在兩種不同的晶體結構相,即奧氏體相和馬氏體相。 鎳鈦合金冷卻時的相變順序為母相(奧氏體相)-R相-馬氏體相。 R相是菱方形,奧氏體是溫度較高(大於同樣地:即奧氏體開始的溫度)的時候,或者去處載荷(外力去除Deactivation)時的狀態,立方體,堅硬。形狀比較穩定。而馬氏體相是溫度相對較低(小於Mf:即馬氏體結束的溫度)或者載入(受到外力活化)時的狀態,六邊形,具有延展性,反復性,不太穩定,較易變形。
(二)鎳鈦合金的特殊性能
1、形狀記憶特性(shape memory) 形狀記憶是當一定形狀的母相由Af溫度以上冷卻到Mf溫度以下形成馬氏體後,將馬氏體在Mf以下溫度形變,經加熱至Af溫度以下,伴隨逆相變,材料會自動恢復其在母相時的形狀。實際上形狀記憶效應是鎳鈦合金的一個由熱誘發的相變過程。
2、超彈性 (superelasticity) 所謂的超彈性是指試樣在外力作用下產生遠大於其彈性極限應變數的應變,在卸載時應變可自動恢復的現象。即在母相狀態下,由於外加應力的作用,導致應力誘發馬氏體相變發生,從而合金錶現出不同於普通材料的力學行為,它的彈性極限遠遠大於普通材料,並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應力不隨應變的增大而增大,可將超彈性分為線性超彈性和非線性超彈性兩類。前者的應力-應變曲線中應力與應變接近線性關系。非線性超彈性是指在Af以上一定溫度區間內載入和卸載過程中分別發生應力誘發馬氏體相變及其逆相變的結果,因此非線性超彈性也稱相變偽彈性。鎳鈦合金的相變偽彈性可達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,當弓絲被加熱到400ºC以上時,超彈性開始下降。
3、口腔內溫度變化敏感性: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動,這是因為口腔內的溫度變化會刺激由於矯治器件造成造成毛細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細胞得到充分營養,維持其生機和正常功能。另一方面,正畸醫生無法精確控制或測量口腔環境下的矯治力。
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。一般情況情況下,表面層鈦氧化充當了一種屏障,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:目前商業上應用的牙齒矯形金屬絲包括奧氏體不銹鋼絲、鈷-鉻-鎳合金絲、鎳鉻合金絲、澳大利亞合金絲、金合金絲和ß鈦合金絲。關於這些正畸矯正金屬絲在拉伸試驗和三點彎曲試驗條件的載荷-位移曲線。鎳鈦合金的卸載曲線平台最低也最平,說明它最能提供持久柔和的矯治力。
7、良好的減震特性:由於咀嚼及夜磨牙對於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驗的結果研究發現,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於牙齒的健康很重要,而傳統弓絲如不銹鋼絲,有加重牙根吸收的傾向。

10. 什麼是鎳鈦合金

鎳鈦合金的拉伸強度可達1000兆帕。也就是說,每平方毫米那樣小的斷面上需要100多干克的力才能把它拉斷,比一般的鋼鐵強度還高,同時還具有很好的「記憶」性能和耐腐蝕性能。

鎳鈦諾爾合金中含有50%鎳和50%鈦,即鎳、鈦的成分平分秋色,各佔一半。它的形狀記憶的溫度范圍可通過控製成分來調整。通常是,鎳鈦諾爾合金的含鎳量越高,工作溫度就越低。當含鎳55%和含鈦45%時,記憶合金能在室溫下工作。人們已利用記憶合金的這一特點,製成了用記憶合金絲穿成的珍珠項鏈和手鐲,以及採用夾有記憶合金絲編織的乳罩等。這些裝飾品和保健品佩帶在身上,會在人體的體溫作用下恢復原有的彎度和挺度,從而起到裝飾和保健作用。另外,還可以用鎳鈦諾爾合金製成矯齒絲,利用人的口腔溫度來矯正畸形齒。

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