nitinol kovová slitina je jednou z nejužitečnějších slitin používaných pro různé účely. Má řadu důležitých lékařských aplikací.
co je Nitinol?
jedná se o nikl-titanovou kovovou slitinu s některými jedinečnými vlastnostmi. To je také známé jako nikl titan. Tato slitina vykazuje superelasticitu nebo pseudoelasticitu a vlastnosti tvarové paměti. To znamená, že tento jedinečný kov si pamatuje svůj původní tvar a vykazuje velkou pružnost při stresu.
Nitinol složení
tato kovová slitina se skládá z niklu a titanu. Obsahuje tyto dva prvky v přibližně stejných atomových procentech. Nikl je známý alergen a může mít také karcinogenní vlastnosti. Z tohoto důvodu obsah niklu v této slitině vyvolal velké obavy o jeho užitečnost v lékařském průmyslu.
výroba nitinolu
pro výrobu této slitiny je vyžadována extrémně těsná kontrola složení. Z tohoto důvodu je velmi obtížné připravit tuto slitinu. Mimořádná reaktivita titanu je další překážkou při jeho přípravě. Dva primární tavení metody jsou v současné době používá pro tento účel:
- Vakuové Obloukové Přetavování: V této metodě, elektrický oblouk je zasažen mezi vodou chlazené měděné stávky desky a surovin. Vodou chlazená měděná forma se používá k tavení složek ve vysokém vakuu, aby se zabránilo zavádění uhlíku.
- Vakuové Indukční Tavení: suroviny vyhřívaný uhlíkový kelímek pomocí střídavého magnetického pole. To se také provádí ve vysokém vakuu; v tomto procesu se však zavádí uhlík.
Obrázek 1 – Nitinol
nejsou Tam žádné značné množství dat zobrazující produkt jeden způsob, jak být lepší než ostatní. Obě tyto metody mají různé výhody. Jiné metody, jako je indukční tavení lebky, tavení plazmového oblouku a tavení e-paprsků, se také používají pro tento účel v butikovém měřítku. Proces fyzikální depozice par se také používá v laboratořích.
Nitinol Symbol
tato kovová slitina je označena symboly jejích základních kovů. Vzorec pro tuto slitinu je NiTi.
historie nitinolu
tento materiál odvozil svůj název od svých složek a místa objevu. V roce 1962 William J. Buehler a Frederick Wang poprvé objevili jedinečné vlastnosti tohoto kovu v laboratoři Naval Ordnance Laboratory.
komercializace této slitiny nebyla možná až o deset let později. Toto zpoždění bylo způsobeno hlavně obtížností tavení, obrábění a zpracování materiálu.
Nitinol Vlastnosti
tvarové paměti a superelasticity vlastnosti jsou nejvíce jedinečné vlastnosti této slitiny. Vlastnost tvarové paměti umožňuje tomuto kovu „zapamatovat si“ svůj původní tvar a udržet jej při zahřátí nad jeho transformační teplotou. Stává se to kvůli různým krystalovým strukturám niklu a titanu. Tento pseudoelastický kov také vykazuje neuvěřitelnou elasticitu, která je přibližně 10 až 30krát větší než u jakéhokoli běžného kovu.
zde jsou některé základní fyzikální a mechanické vlastnosti této slitiny:
fyzikální vlastnosti
vzhled: jedná se o jasně stříbřitý kov.
Hustota: hustota této slitiny je 6.45 gm/ cm3
Bod Tání: Jeho teplota tání je kolem 1310 °C.
měrný Odpor: má měrný odpor 82 ohm-cm při vyšších teplotách a 76 ohm-cm v nižších teplotách.
Tepelné Vodivosti: součinitel tepelné vodivosti tohoto kovu je 0,1 W/ cm°C.
Tepelná Kapacita: Jeho tepelná kapacita je 0.077 cal/ gm-°C.
Latentní Teplo: tento materiál má latentní teplo 5.78 cal/ gm.
magnetická susceptibilita: jeho magnetická susceptibilita je 3,8 emu-gm při vysokých teplotách a 2,5 při nízkých teplotách.
Mechanické Vlastnosti
mez Pevnosti v Tahu: mez pevnosti tohoto materiálu se pohybuje mezi 754 a 960 MPa.
Typická Tažnost do Lomu: 15,5 procenta
Typický Výnos Síla: 560 MPa ve vysoké teploty; 100 MPa při nízké teplotě
Přibližný Modul pružnosti: 75 Průměr v vysoká teplota; 28 GPa v nízké teplotě
Přibližného Poissonova konstanta: 0.3
Takže Nitinol Zařízení
opracování tohoto materiálu je relativně snadné, než tváření za studena. Obrovská pružnost tohoto materiálu ztěžuje práci za studena zvýšením kontaktu s válcem. To má za následek extrémní opotřebení nástroje a třecí odpor. Tyto důvody také velmi ztěžují obrábění této slitiny. Skutečnost, že tento materiál má špatnou tepelnou vodivost, k tomuto účelu nepomáhá. Na tomto kovu je relativně snadné provádět broušení, řezání laserem a obrábění elektrickým výbojem (EDM).
tepelné zpracování tohoto materiálu je velmi kritické a jemné. Kombinace tepelného zpracování a zpracování za studena je důležitá pro kontrolu užitečných vlastností tohoto kovu.
Nitinolové dráty
Nitinol se používá pro výrobu drátu pohonu s tvarovou pamětí používaného pro řadu průmyslových účelů. Tento drát se používá pro vodicí dráty, stylety a ortodontické soubory. Tento drát je ideální pro aplikace vyžadující vysoké zatížení a vykládání plošin, stejně jako pro rámy brýlí a antény mobilních telefonů. Hlavní použití tohoto drátu je však ve stentech a koších pro vyhledávání kamenů.
Nitinolový Stent
tato slitina se používá k výrobě endovaskulárních stentů, které jsou vysoce užitečné při léčbě různých srdečních chorob. Používá se ke zlepšení průtoku krve vložením zhrouceného niklového titanového stentu do žíly a jeho zahřátím. Tyto stenty se také používají jako náhrada stehů.
Nitinol koš
nikl titan Drátěné koše jsou vhodné pro mnoho lékařských aplikací, protože je pružnější a méně skládací než mnoho jiných kovů. Tento košový nástroj je velmi užitečný pro žlučník.
Nitinol Používá
Zde jsou některé z hlavních aplikací Nitinol, slitiny kovů:
Lékařské Aplikace
- Tato slitina je velmi užitečné v zubním lékařství, a to zejména v ortodoncii pro dráty a držáky, které spojují zuby. Sure Smile (typ rovnátka) je příkladem jeho ortodontické aplikace.
- používá se také v endodoncii hlavně při kořenových kanálcích pro čištění a tvarování kořenových kanálků.
- v kolorektální chirurgii se používá v různých zařízeních za účelem opětovného připojení střeva po odstranění patologie.
- Nitinolové stenty jsou další významnou aplikací tohoto kovu v léčivech.
- jeho biokompatibilní vlastnosti jsou užitečné v ortopedických implantátech.
- Nitinolové dráty mohou být použity pro značení a lokalizaci nádorů prsu.
- použití Nitinolových hadiček pro různé lékařské účely roste v popularitě.
průmyslové použití
- Nitinolové dráty se používají v modelových tepelných motorech vyrobených pro demonstrační účely.
- tento materiál se používá při regulaci teploty. Jeho vlastnosti měnící tvar lze použít pro aktivaci variabilního rezistoru nebo spínače pro řízení teploty.
- tento kov se často používá v mechanických hodinkových pružinách.
- používá se jako výložník mikrofonu nebo zatahovací anténa v technologii mobilních telefonů pro svou mechanickou a flexibilní paměťovou povahu.
- Nitinol jaře se používá v různých průmyslových odvětvích za účelem využití superelastické vlastnosti tohoto kovu.
- Nitinolové desky se používají pro děrování, ražení a hluboké tažení.
jiné použití
- používá se také jako vložka pro golfové hole pro své schopnosti měnit tvar.
- je oblíbenou volbou pro výrobu extrémně odolných skleněných rámů.
- Nitinol se používá pro výrobu samozhýbacích lžiček používaných v magických show.
Nitinol Dostupnost
Nikl titan je k dispozici v různých formách, včetně dráty, trubky, plechy a pružiny. NDC je jedním z předních výrobců a dodavatelů této kovové slitiny. Existuje však mnoho dalších dodavatelů Nitinolových drátů, trubek, pružin atd. Různé formy tohoto kovu jsou také k dispozici online za rozumné ceny.
Nitinol se počítá mezi nejužitečnější kovové slitiny s mnoha průmyslovými a lékařskými aplikacemi. Často je to nejlepší volba pro mnoho aplikací, které vyžadují obrovský pohyb a flexibilitu. Tento materiál však prokázal únavové selhání v mnoha náročných aplikacích. Odborníci tvrdě pracují za účelem definování limitů trvanlivosti této kovové slitiny.