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Nitinolmetalllegierung ist eine der nützlichsten Legierungen, die für verschiedene Zwecke verwendet werden. Es hat zahlreiche wichtige medizinische Anwendungen.

Was ist Nitinol?

Es ist eine Nickel-Titan-Metalllegierung mit einigen einzigartigen Eigenschaften. Es ist auch als Nickel-Titan bekannt. Diese Legierung weist die Superelastizität oder Pseudoelastizität und die Formgedächtniseigenschaften auf. Dies bedeutet, dass sich dieses einzigartige Metall an seine ursprüngliche Form erinnern kann und unter Belastung eine große Elastizität aufweist.

Nitinolzusammensetzung

Diese Metalllegierung besteht aus Nickel und Titan. Es enthält diese beiden Elemente zu ungefähr gleichen Atomprozentsätzen. Nickel ist ein bekanntes Allergen und kann auch krebserregende Eigenschaften haben. Aus diesem Grund hat der Nickelgehalt dieser Legierung große Bedenken hinsichtlich ihrer Nützlichkeit in der medizinischen Industrie aufgeworfen.

Nitinol-Produktion

Für die Herstellung dieser Legierung ist eine extrem strenge Kontrolle der Zusammensetzung erforderlich. Aus diesem Grund ist es sehr schwierig, diese Legierung herzustellen. Die außergewöhnliche Reaktivität von Titan ist ein weiteres Hindernis bei seiner Herstellung. Zu diesem Zweck werden derzeit zwei primäre Schmelzverfahren verwendet:

• Vakuumbogenumschmelzen: Bei diesem Verfahren wird ein elektrischer Lichtbogen zwischen einer wassergekühlten Kupfer-Schließplatte und den Rohstoffen geschlagen. Wassergekühlte kupferne Form wird für das Schmelzen der Bestandteile im Hochvakuum benutzt, um Kohlenstoffeinleitung zu verhindern.
• Vakuuminduktionsschmelzen: Die Rohstoffe werden in einem Kohlenstofftiegel mit magnetischen Wechselfeldern erhitzt. Dies wird auch im Hochvakuum erreicht; bei diesem Verfahren wird jedoch Kohlenstoff eingeführt.

Bild 1 – Nitinol

Es gibt keine nennenswerten Datenmengen, die zeigen, dass das Produkt einer Methode besser ist als die andere. Beide Methoden haben unterschiedliche Vorteile zu bieten. Andere Methoden wie induktives Laserschmelzen, Plasmabogenschmelzen und Elektronenstrahlschmelzen werden ebenfalls für diesen Zweck in großem Maßstab verwendet. Das physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren wird auch in Laboratorien eingesetzt.

Nitinolsymbol

Diese Metalllegierung wird durch die Symbole ihrer Metallbestandteile gekennzeichnet. Die Formel für diese Legierung lautet NiTi.

Nitinol Geschichte

Dieses Material hat seinen Namen von seinen Bestandteilen und seinem Fundort abgeleitet. 1962 entdeckten William J. Buehler und Frederick Wang erstmals die einzigartigen Eigenschaften dieses Metalls im Naval Ordnance Laboratory.

Die Kommerzialisierung dieser Legierung war erst ein Jahrzehnt später möglich. Diese Verzögerung wurde hauptsächlich durch die Schwierigkeit des Schmelzens, der Bearbeitung und der Verarbeitung des Materials verursacht.

Nitinol-Eigenschaften

Das Formgedächtnis und die Superelastizitätseigenschaften sind die einzigartigsten Eigenschaften dieser Legierung. Die Formgedächtniseigenschaft ermöglicht es diesem Metall, sich an seine ursprüngliche Form zu „erinnern“ und sie beizubehalten, wenn es über seine Transformationstemperatur erhitzt wird. Dies geschieht aufgrund der unterschiedlichen Kristallstrukturen von Nickel und Titan. Dieses pseudoelastische Metall zeigt auch eine unglaubliche Elastizität, die ungefähr 10 bis 30 mal höher ist als die eines gewöhnlichen Metalls.

Hier sind einige grundlegende physikalische und mechanische Eigenschaften dieser Legierung:

Physikalische Eigenschaften

Aussehen: Dies ist ein helles silbriges Metall.

Dichte: Die Dichte dieser Legierung beträgt 6,45 g / cm3

Schmelzpunkt: Sein Schmelzpunkt liegt bei 1310 ° C.

Spezifischer Widerstand: Er hat einen spezifischen Widerstand von 82 Ohm-cm bei höheren Temperaturen und 76 Ohm-cm bei niedrigeren Temperaturen.

Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit dieses Metalls beträgt 0,1 W / cm- ° C.

Wärmekapazität: Seine Wärmekapazität beträgt 0,077 cal / gm- ° C.

Latente Wärme: Dieses Material hat eine latente Wärme von 5,78 cal / gm.

Magnetische Suszeptibilität: Seine magnetische Suszeptibilität beträgt 3,8 emu- gm bei hohen Temperaturen und 2,5 bei niedrigen Temperaturen.

Mechanische Eigenschaften

Zugfestigkeit: Die Zugfestigkeit dieses Materials liegt zwischen 754 und 960 MPa.

Typische Bruchdehnung: 15,5 Prozent

Typische Streckgrenze: 560 MPa bei hohen Temperaturen; 100 MPa bei niedrigen Temperaturen

Ungefährer Elastizitätsmodul: 75 GPa bei hohen Temperaturen; 28 GPa bei niedrigen Temperaturen

Ungefähres Poisson-Verhältnis: 0.3

Herstellung von Nitinolvorrichtungen

Die Warmumformung dieses Materials ist relativ einfach als die Kaltumformung. Die enorme Elastizität dieses Materials erschwert die Kaltumformung durch zunehmenden Walzenkontakt. Dies führt zu extremem Werkzeugverschleiß und Reibungswiderstand. Diese Gründe machen auch die Bearbeitung dieser Legierung äußerst schwierig. Die Tatsache, dass dieses Material eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist, hilft bei diesem Zweck nicht. Es ist relativ einfach, Schleifen, Laserschneiden und Erodieren (EDM) an diesem Metall durchzuführen.

Die Wärmebehandlung dieses Materials ist sehr kritisch und empfindlich. Die Kombination aus Wärmebehandlung und Kaltumformung ist wichtig, um die nützlichen Eigenschaften dieses Metalls zu steuern.

Nitinoldrähte

Nitinol wird zur Herstellung von Formgedächtnis-Aktuatordrähten verwendet, die für zahlreiche industrielle Zwecke verwendet werden. Dieser Draht wird für Führungsdrähte, Stylets und kieferorthopädische Feilen verwendet. Dieser Draht ist ideal für Anwendungen, die hohe Be- und Entlade-Plateau-Belastungen erfordern, sowie für Brillengestelle und Handyantennen. Die Hauptverwendung dieses Drahtes ist jedoch in Stents und Steinabrufkörben.

Nitinol-Stent

Diese Legierung wird zur Herstellung endovaskulärer Stents verwendet, die bei der Behandlung verschiedener Herzerkrankungen sehr nützlich sind. Es wird verwendet, um den Blutfluss zu verbessern, indem ein kollabierter Nickel-Titan-Stent in eine Vene eingeführt und erhitzt wird. Diese Stents werden auch als Ersatz für Nähte verwendet.

Nitinolkorb

Nickel-Titan-Drahtkörbe eignen sich für viele medizinische Anwendungen, da sie federnder und weniger zusammenklappbar sind als viele andere Metalle. Dieses Korbinstrument ist sehr nützlich für die Gallenblase.

Nitinol Verwendet

Hier sind einige der wichtigsten anwendungen von Nitinol metall legierung:

Medizinische Anwendungen

• Diese legierung ist sehr nützlich in der zahnmedizin, vor allem in der kieferorthopädie für drähte und klammern, die verbinden die zähne. Sure Smile (eine Art Zahnspange) ist ein Beispiel für seine kieferorthopädische Anwendung.
• Es wird auch in der Endodontie hauptsächlich während der Wurzelkanäle zur Reinigung und Formung der Wurzelkanäle verwendet.
• In der Kolorektalchirurgie wird es in verschiedenen Geräten verwendet, um den Darm nach Entfernung der Pathologie wieder zu verbinden.
• Nitinol-Stents sind eine weitere bedeutende Anwendung dieses Metalls in Arzneimitteln.
• Seine biokompatiblen Eigenschaften eignen sich für orthopädische Implantate.
• Nitinoldrähte können zur Markierung und Lokalisierung von Brusttumoren verwendet werden.
• Die Verwendung von Nitinolschläuchen für verschiedene medizinische Zwecke wird immer beliebter.

Industrielle Anwendungen

• Nitinoldrähte werden in Modellwärmekraftmaschinen verwendet, die zu Demonstrationszwecken hergestellt werden.
• Dieses Material wird in Temperaturregelungen verwendet. Seine formändernden Eigenschaften können zur Aktivierung eines variablen Widerstands oder eines Schalters zur Steuerung der Temperatur verwendet werden.
• Dieses Metall wird häufig in mechanischen Uhrenfedern verwendet.
• Es wird aufgrund seiner mechanischen und flexiblen Speichercharakteristik als Mikrofonarm oder einziehbare Antenne in der Mobiltelefontechnologie verwendet.
• Nitinolfeder wird in verschiedenen Industrien verwendet, um die superelastischen Eigenschaften dieses Metalls zu nutzen.
• Nitinolbleche werden zum Stanzen, Stanzen und Tiefziehen verwendet.

Andere Verwendungen

• Es wird auch als Einsatz für Golfschläger verwendet, da es die Form verändert.
• Es ist eine beliebte Wahl für die Herstellung extrem widerstandsfähiger Glasrahmen.
• Nitinol wird zur Herstellung von selbstbiegenden Löffeln für Zaubershows verwendet.

Nitinol-Verfügbarkeit

Nickel-Titan ist in verschiedenen Formen erhältlich, einschließlich Drähten, Rohren, Blechen und Federn. NDC ist einer der führenden Hersteller und Lieferant dieser Metalllegierung. Es gibt jedoch viele andere Anbieter von Nitinoldrähten, Rohren, Federn usw. Verschiedene Formen dieses Metalls sind auch online zu günstigen Preisen erhältlich.

Nitinol zählt zu den nützlichsten Metalllegierungen mit zahlreichen industriellen und medizinischen Anwendungen. Es ist oft die beste Wahl für viele Anwendungen, die enorme Bewegung und Flexibilität erfordern. Dieses Material hat jedoch in vielen anspruchsvollen Anwendungen ein Ermüdungsversagen gezeigt. Experten arbeiten hart daran, die Haltbarkeitsgrenzen dieser Metalllegierung zu definieren.