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上海鑫博锐特种合金有限公司
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镍钛合金介绍
镍钛合金是一种形状记忆合金，形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。它的伸缩率在20%以上，疲劳寿命达1*10的7次方，阻尼特性比普通的弹簧高10倍，其耐蚀性优于目前医用不锈钢，因此可以满足各类工程和医学的应用需求，是一种非常功能材料。
记忆合金除具有形状记忆功能外，还具有耐损、抗腐蚀、高阻尼和**弹性等特点。
标准：Q/XB1516 Q/XB1520
牌号：TiNi-01变相温度：20℃-40℃；TiNi-02变相温度：45℃-90℃；TiNi-SS变相温度：5℃-15℃；TiNi-03变相温度：<5℃；TiNi-YY变相温度：33℃±3℃；TiNiCU变相温度：As-Ms≤5℃；TiNiNb变相温度：As-Ms<150℃
镍钛合金的物理性能：抗拉强度：850MPa；屈服强度：195～690MPa；延伸率：25～50%
镍钛合金记忆丝化学成分：Ni:55.4%--56.2%，C≤0.07，H≤0.005，O≤0.050，N:≤ 0.05
TiNi形状记忆合金是一种功能材料，除具有比强度高、耐磨、耐蚀、耐蚀、无磁、生物相容性好等特点外，还具有奇特的形状记忆性能和性性能。其广用于宇航、通信、医疗、自动控制、仪表仪器、管道连接、眼镜制造以及日常生活等方面。兰宇（LAN YU）集团生产的TiNi形状记忆合金综合性能已达到国际水平；在国内医疗器械、眼镜制造、手机天线等行业享有很高的声誉。
镍钛合金性能特性
A.镍钛合金的相变与性能
顾名思义，镍钛合金是由镍和钛组成二元合金，由于受到温度和机械压力的改变而存在两种不同的晶体结构相，即奥氏体相和马氏体相。 镍钛合金冷却时的相变顺序为母相（奥氏体相）-R相-马氏体相。 R相是菱方形，奥氏体是温度较高（大于同样地:即奥氏体开始的温度）的时候，或者去处载荷（外力去除Deactivation）时的状态，立方体，坚硬。形状比较稳定。而马氏体相是温度相对较低（小于Mf:即马氏体结束的温度）或者加载（受到外力活化）时的状态，六边形，具有延展性，反复性，不太稳定，较易变形。
B.镍钛合金的特殊性能
a.形状记忆特性（shape memory） 形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后，将马氏体在Mf以下温度形变，经加热至Af温度以下，伴随逆相变，材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。
b.**弹性 (superelastic) 所谓的**弹性是指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变，在卸载时应变可自动恢复的现象。即在母相状态下，由于外加应力的作用，导致应力诱发马氏体相变发生，从而合金表现出不同于普通材料的力学行为，它的弹性极限远远大于普通材料，并且不遵守虎克定律。和形状记忆特性相比，**弹性没有热参与。总而言之，**弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大，可将**弹性分为线性**弹性和非线性**弹性两类。前者的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性**弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果，因此非线性**弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右。 镍钛合金的**弹性可随着热处理的条件的变化而改变，当弓丝被加热到400oC以上时，**弹性开始下降。
c.口腔内温度变化敏感性：不锈钢丝和CoCr合金牙齿矫形丝的矫治力基本不受口腔内温度的影响。**弹性镍钛合金牙齿矫形丝的矫治力随口腔温度的变化而变化。当变形量一定时。温度升高，矫治力增加。一方面，它可以加速牙齿的运动，这是因为口腔内的温度变化会刺激由于矫治器件造成造成毛细滞息的血流停滞部位的血液流动，从而使得在牙齿移动过程中修复细胞得到充分营养，维持其生机和正常功能。另一方面，正畸医生无法准确控制或测量口腔环境下的矫治力。
d.抗腐蚀性能：有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝相仿
e.抗毒性：镍钛形状记忆合金化学组成,即这是一种镍钛等原子合金,含约50%的镍,而已知镍有致癌和促癌作用。一般情况情况下，表面层钛氧化充当了一种屏障，使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性。表面层的TiXOy和TixNiOy能抑制Ni的释放。
f.柔和的矫治力：目前商业上应用的牙齿矫形金属丝包括奥氏体不锈钢丝、钴-铬-镍合金丝、镍铬合金丝、澳大利亚合金丝、金合金丝和ß钛合金丝。关于这些正畸矫正金属丝在拉伸试验和三点弯曲试验条件的载荷-位移曲线。镍钛合金的卸载曲线平台低也较平，说明它能提供持久柔和的矫治力。
g.良好的减震特性：由于咀嚼及夜磨牙对于弓丝造成的震动越大，对牙根及牙周组织的损害越大。通过不同弓丝衰减实验的结果研究发现，不锈钢丝震动的振幅比**弹性镍钛丝大，**弹性镍钛弓丝初始震动振幅仅为不锈钢丝的一半,弓丝良好的震动和减震特性对于牙齿的健康很重要，而传统弓丝如不锈钢丝，有加重牙根吸收的倾向。
C.镍钛合金丝的分类EvansandDurning分类法
a.1940年，黄金-弓丝、钴铬合金丝和不锈钢圆丝
b.1960年，马氏体稳定化合金：多为镍钛合金在马氏体状态下变形后制得。该种弓丝刚度低，可产生较轻的矫治力。不存在由应力或者温度引起的马氏体相变，因此不呈现记忆效应和**弹性。
c.1980年，中国镍钛合金和日本镍钛合金-弓丝，为奥氏体合金：即在任何状态下都呈现奥氏体状态，置于口内和口外都不具有由温度引起的马氏体状态，马氏体状态只能由应力引起，具有**弹性，但是不具备形状记忆功能。该种弓丝有较佳的回弹性及较低的刚度，能产生较弱的矫治力，。作大的特点是从较初的启动到较后阶段，其产生的力持续恒定，在**早期牙齿不整齐时，效果较好。去点是常温下无法弯制成型，不易焊接。若将该公司作为主弓丝，常可引起不希望的扩弓或者缩弓，且难以建立良好的前磨牙、磨牙排列。
d.1990年，马氏体激活镍钛合金：即TTR低于口腔温度或者与口腔温度非常相近，在室温时以一种多元状态存在，易于变形，置于口腔内时，由应力引起的和室温引起的马氏体同时向奥氏体转变，即存在形状记忆功能和**弹性。在常温（25℃左右）及以下温度易于变形，而当达到一定温度（32℃左右）以上，又会恢复到原来预成形状，表现出形状记忆加**弹性特性。北京圣玛特科技有限公司的Smart牌和3M公司的NitinolHA牌都是典型的代表产品。热激活镍钛弓丝正因为这种特性，将其维持在常温及以下温度状态可以轻松操作成型，并安放到托槽中就位，而当在口腔中受体温热量而激活后，可产生出形状恢复力，又为矫形提供所需的力量。因热激活型镍钛矫形丝所具有的“遇冷变软，受热激活而变得弹性大”的特点，患者可以在医生的指导下，利用口含冷、热水的方式改变矫治力，更加方便了矫治者的矫正，减少了初期矫治的不适感。
D.镍钛合金丝的临床应用
镍基合金的代表材料有:
1.Incoloy合金，如Incoloy800，主要成分为；32Ni-21Cr-Ti,Al；属于耐热合金；
2.Inconel合金，如Inconel600，主要成分是；73Ni-15Cr-Ti,Al；属于耐热合金；
3.Hastelloy合金，即哈氏合金，如哈氏C-276，主要成分为；56Ni-16Cr-16Mo-4W；属于耐蚀合金；
4.Monel合金，即蒙乃尔合金，比如说蒙乃尔400，主要成分是；65Ni-34Cu；属于耐蚀合金；
合金元素
主要合金元素有铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等。其中Cr，Ai等主要起抗氧化作用，其他元素有固溶强化，沉淀强化与晶界强化等作用。
在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力，由于足够高的高温强度与抗氧化腐蚀能力，所以常用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件。
发展历史
镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。
成分性能
镍基高温合金中应用较为广泛。主要原因在于，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物γ[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用
铸造方面：通常用真空感应炉熔炼母合金保证成分与控制气体与杂质含量，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。
热处理方面：变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以Udmet 500合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。
应用领域
1.海洋：海域环境的海洋构造物，海水淡化，海水养殖，海水热交换等。
2.环保领域：火力发电的烟气脱硫装置，废水处理等。
3.能源领域：原子能发电，煤炭的综合利用，海潮发电等。
4.石油化工领域：炼油，化学化工设备等。
5.食品领域：制盐，酱油酿造等。
