鎳鈦合金加熱多少度恢復超彈性

『壹』 形狀記憶合金為什麼能夠恢復原來的形狀

他們可以「編程」以記住原始形狀，因此，如果您彎曲或擠壓它們，則可以將它們重新加熱到原始形狀。這稱為形狀記憶效應（由於加熱會引起形狀變化，因此也可以稱為熱記憶效應）。

有時，人們需要在傳統機器人無法到達的地方設計特殊用途的機器人：他們可能需要在非常堅固的火箭上打孔，或者他們需要靜靜地監視門口的罪犯。考慮到這一點，工程師開始設計一種由形狀記憶合金製成的自動擴展機器人。它們開始折疊，當需要激活它們時，電流就流過機器人的形狀記憶組件，再次將它們加熱到穩定的機器人「預編程」形式。

『貳』 （熱激活牙絲弓）中的熱激活是什麼定義

熱激活弓絲〈Heat-activated archwire〉具有形狀記憶特性。在治療中體現為兩點：a.在室溫下具有延展性，彎曲自如，便於捆紮，降低了插入矯正托槽所需的時間，有益於復雜的臨床治療和敏感患者。

在口腔溫度下呈現良好的超彈性，其出色的整體外形和柔和持久的彈性恢復力、能高效地排齊、整平牙列。

當熱激活NiTi絲受到體溫作用時會逐漸增加力值。這種緩慢增加的力不會給患者造成不適感,不會給托槽造成過大的力，由於它最終產生的力小於超彈型鎳鈦弓絲,所以不容易造成支抗喪失。

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臨床應用：

用於患者牙列的早期排齊整平由於鎳鈦合金弓絲的超彈性和形狀記憶性能以及較低的應力-應變曲線，目前臨床上常規將鎳鈦合金弓絲作為最初期納入矯治體系的弓絲，這樣，患者的不適感會大大減低。

由於目前存在幾種不同直絲弓矯治技術，MBT技術推薦使用0.016英寸熱激活鎳鈦合金弓絲（HANT絲），DEMON自鎖托槽技術推薦使用由Omcro公司生產的含銅的熱激活鎳鈦合金弓絲（相變溫度大概在40度左右），O-PAK矯治技術推薦使用0.016英寸超彈性鎳鈦合金弓絲用於早期排齊整平。

參考資料來源：網路-鎳鈦弓絲

『叄』 鎳鈦合金絲怎麼熱處理

溫度：400-550度之間； 時間：看你實際定型出來的顏色來確定；
冷卻方式：水冷或者風冷；
定型設備：不需要真空爐，不然不會出現藍色氧化成；

『肆』 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。

『伍』 形狀記憶合金的性能特點和用途

將一個預先作好「ICE」形狀之鎳鈦合金，不小心拉壞其形狀後，只要在熱水中浸泡一下，立即恢復原來形狀。

預先作好形狀鎳鈦各一半混合之合金，在攝氏四網路高溫下很慢的鍛燒十分鍾，即可永久保持此一形狀(此時稱為高溫相沃斯田鐵態austenite form)。

主要原因為其結晶在慢慢的加溫過程中，每一個金屬原子會有充分的時間填滿每一個空隙，此時它的排列組合是最緊密的，這樣的合金固體商業名稱即為記憶合金。記憶合金如果因為任何外在因素而產生變形(可任意扭曲變形的組態稱為麻田散鐵態martensitic)，亦即產生結晶形狀空隙，稍微加熱超過相變溫度(transformation temperature)時即可填滿空隙，亦即恢復原狀，此過程稱為形狀記憶。

形狀記憶金屬脊柱矯形內固定器

記憶金屬 - 何為記憶金屬(形狀記憶合金)？

上個世紀70年代，世界材料科學中出現了一種具有「記憶」形狀功能的合金。記憶合金是一種頗為特別的金屬條，它極易被彎曲，我們把它放進盛著熱水的玻璃缸內，金屬條向前沖去；將它放入冷水裡，金屬條則恢復了原狀。在盛著涼水的玻璃缸里，拉長一個彈簧，把彈簧放入熱水中時，彈簧又自動的收攏了。涼水中彈簧恢復了它的原狀，而在熱水中，則會收縮，彈簧可以無限次數的被拉伸和收縮，收縮再拉開。這些都由一種有記憶力的智能金屬做成的，它的微觀結構有兩種相對穩定的狀態，在高溫下這種合金可以被變成任何你想要的形狀，在較低的溫度下合金可以被拉伸，但若對它重新加熱，它會記起它原來的形狀，而變回去。這種材料就叫做記憶金屬（memory metal）。它主要是鎳鈦合金材料。例如，一根螺旋狀高溫合金，經過高溫退火後，它的形狀處於螺旋狀態。在室溫下，即使用很大力氣把它強行拉直，但只要把它加熱到一定的「變態溫度」時，這根合金彷佛記起了什麼似的，立即恢復到它原來的螺旋形態。這是怎麼回事？難道合金也具有人類那樣的記憶力？

原來不是那麼回事！這只是利用某些合金在固態時其晶體結構隨溫度發生變化的規律而已。例如，鎳-鈦合金在40oC以上和40oC以下的晶體結構是不同的，但溫度在40oC上下變化時，合金就會收縮或膨脹，使得它的形態發生變化。這里，40oC就是鎳-鈦記憶合金的「變態溫度」。各種合金都有自己的變態溫度。上述那種高溫合金的變態溫度很高。在高溫時它被做成螺旋狀而處於穩定狀態。在室溫下強行把它拉直時，它卻處於不穩定狀態，因此，只要把它加熱到變態溫度，它就立即恢復到原來處於穩定狀態的螺旋形狀了。

分類及應用
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記憶金屬 - 形狀記憶合金可以分為三種：

（1）單程記憶效應

形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱後可恢復變形前的形狀，這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現象稱為單程記憶效應。

（2）雙程記憶效應

某些合金加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時又能恢復低溫相形狀，稱為雙程記憶效應。

（3）全程記憶效應

加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀，稱為全程記憶效應。

三種記憶效應如下圖所示。

目前已開發成功的形狀記憶合金有TiNi基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金等。

最早關於形狀記憶效應的報導是由Chang及Read等人在1952年作出的。他們觀察到Au-Cd合金中相變的可逆性。後來在Cu-Zn合金中也發現了同樣的現象，但當時並未引起人們的廣泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中觀察到具有宏觀形狀變化的記憶效應，才引起了材料科學界與工業界的重視。到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也發現了與馬氏體相變有關的形狀記憶效應。幾十年來，有關形狀記憶合金的研究已逐漸成為國際相變會議和材料會議的重要議題，並為此召開了多次專題討論會，不斷豐富和完善了馬氏體相變理論。在理論研究不斷深入的同時，形狀記憶合金的應用研究也取得了長足進步，其應用范圍涉及機械、電子、化工、宇航、能源和醫療等許多領域。

形狀記憶合金的具體應用如下。

工業應用：

（1）利用單程形狀記憶效應的單向形狀恢復。如管接頭、天線、套環等。
（2）外因性雙向記憶恢復。即利用單程形狀記憶效應並藉助外力隨溫度升降做反覆動作，如熱敏元件、機器人、接線柱等。
（3）內因性雙向記憶恢復。即利用雙程記憶效應隨溫度升降做反覆動作，如熱機、熱敏元件等。但這類應用記憶衰減快、可靠性差，不常用。
（4）超彈性的應用。如彈簧、接線柱、眼鏡架等。

醫學應用：

TiNi合金的生物相容性很好，利用其形狀記憶效應和超彈性的醫學實例相當多。如血栓過濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、腦動脈瘤夾、接骨板、髓內針、人工關節、避孕器、心臟修補元件、人造腎臟用微型泵等。

高科技應用展望：

20 世紀是機電學的時代。感測——集成電路——驅動是最典型的機械電子控制系統，但復雜而龐大。形狀記憶材料兼有感測和驅動的雙重功能，可以實現控制系統的微型化和智能化，如全息機器人、毫米級超微型機械手等。21世紀將成為材料電子學的時代。形狀記憶合金的機器人的動作除溫度外不受任何環境條件的影響，可望在反應堆、加速器、太空實驗室等高技術領域大顯身手。
記憶合金談到合金，當然要講最有趣的合金--記憶合金。金屬具有記憶，是一個偶然的發現：60年代初，美國海軍的一個研究小組從倉庫領來一些鎳鈦合金絲做實驗，他們發現這些合金絲彎彎曲曲，使用起來很不方便，於是就把這些合金絲一根根拉直。在試驗過程中，奇怪的現象發生了，他們發現，當溫度升到一定的數值時，這些已經拉直的鎳鈦合金絲突然又恢復到原來的彎曲狀態，他們是善於觀察的有心人，又反覆做了多次試驗，結果證實了這些細絲確實具?"記憶"。
美國海軍研究所的這一發現，引起了科學界的極大興趣，大量科學家對此進行了深入的研究。發現銅鋅合金、銅鋁鎳合金、銅鉬鎳合金、銅金鋅合金等也都具有這種奇特的本領。人們可以在一定的范圍內，根據需要改變這些合金的形狀，到了某一特定的溫度，它們就自動恢復到自己原來的形狀，而且這「改變--恢復」可以多次重復進行，不管怎麼改變，它們總是能記憶自己當時的形狀，到了這一溫度，就絲毫不差地原形再現。人們把這種現象叫作形狀記憶效應，把具有這種形狀記憶效應的金屬叫作形狀記憶合金，簡稱記憶合金。
為什麼這些合金能具有這種形狀記憶效應？它們是怎樣記住自己的原形？用一般金屬鍵理論、自由電子理論是難以解釋合金的這種記憶效應的。記憶合金在一定的溫度條件下能回覆到原形，為核外電子的運動--隨溫度變化的運動，提供了絕佳的例證。
正是由於合金的形成是在高溫條件下液態金屬的互熔，由於液態金屬的結構元排異，導致了這種元素的結構元與另一種金屬的結構元相互均布，凝固後，其微觀結構是不同種類的結構元成比例的有序排列，電磁力是構成合金物體的主要內聚力。
電磁力是由價和電子的運轉所形成，而電子的運轉速率隨溫度條件而變化的，所以，物體內的電磁力（大小、方向、作用點）也是隨溫度條件而變化。由此導致了金屬物體的內力隨溫度條件而變化，只是這些變化在小溫差范圍內不明顯，只有在較大溫度變化（幾百攝氏度）時才有表現。
一般金屬在受力後，能產生塑性變形，如一根鐵絲被折彎了，在折彎部位，電磁力受到外力的干擾，導致產生電磁力的價和電子的運轉平面作出微量調整，一次塑性變形就完成了。
記憶合金由於是不同種類的結構元相互摻和均布，盡管結構元的個子、電磁力的大小不同，但各自都加快了自身的價和運轉，在一定的溫度條件下相鄰相安。在受到外力後，電磁力受到外力的干擾，價和電子的運轉平面作出微量角度調整，物體產生塑性變形，在此塑性變形中，部分調整後的價和電子的運轉是不舒展的。當溫度條件變化時價和電子的速率隨之變化，當溫度回覆到相安舒展的（轉變溫度）條件時，不舒展的價和電子的運轉立即回覆到當時的速率，電磁力隨之發生變化，使相鄰結構元的價和運轉也都作出相應的調整，全部回覆到原來的舒展狀態，於是整個物體也都回覆到了原來的狀態。這就是記憶合金的記憶過程。
其實，金屬的記憶早就被發現：把一根直鐵絲彎成直角（90° ），一松開，它就要回覆一點，形成大於90° 的角度。把一根彎鐵絲調直，必須把它折到超過180°後再松開，這樣它就能正好回覆到直線狀態，這就是中國成語中所講的矯枉過正。還有記憶力更好的合金就是彈簧，（這里所說的是鋼制彈簧，鋼是鐵碳合金）彈簧牢牢地記住了自己的形狀，外力一撤除，馬上回覆到自己的原來的樣子，只是彈簧的記憶溫度很寬，不像記憶合金這樣有一個特定的轉變溫度，從而有了一些特別的功用。
利用記憶合金在特定溫度下的形變功能，可以製作多種溫控器件，可以製作溫控電路、溫控閥門，溫控的管道連接。人們已經利用記憶合金製作了自動的消防龍頭--失火溫度升高，記憶合金變形，使閥門開啟，噴水救火。製作了機械零件的連接、管道的連接，飛機的空中加油的介面處就是利用了記憶合金--兩機油管套結後，利用電加熱改變溫度，介面處記憶合金變形，使介面緊密滴水（油）不漏。製作了宇宙空間站的面積幾百平米的自展天線--先在地面上製成大面積的拋物線形或平面天線，摺疊成一團，用飛船帶到太空，溫度轉變，自展成原來的大面積和形狀。
記憶合金目前已發展到幾十種，在航空、軍事、工業、農業、醫療等領域有著用途，而且發展趨勢十分可觀，它將大展宏圖、造福於人類。

形狀記憶合金的研究、發現至今為止已有十幾種記憶合金體系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn- Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe -Mn-Si等

參考資料
http://www.hoodong.com/wiki/%E8%AE%B0%E5%BF%86%E9%87%91%E5%B1%9E
互動網路

http://cheme.pu.e.tw/genchem/magic2/exp6.htm
記憶金屬

http://www.patent-cn.com/A61B/CN1041274.shtml
專利之家