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L’alliage métallique de nitinol est l’un des alliages les plus utiles utilisés à diverses fins. Il a de nombreuses applications médicales importantes.

Qu’est-ce que le nitinol?

C’est un alliage métallique nickel-titane avec des propriétés uniques. Il est également connu sous le nom de Nickel-titane. Cet alliage présente la superélasticité ou pseudoélasticité et les propriétés de mémoire de forme. Cela signifie que ce métal unique peut se souvenir de sa forme originale et montre une grande élasticité sous contrainte.

Composition en nitinol

Cet alliage métallique est composé de nickel et de titane. Il contient ces deux éléments à des pourcentages atomiques approximativement égaux. Le nickel est un allergène connu et il pourrait également avoir des propriétés cancérigènes. Pour cette raison, la teneur en nickel de cet alliage a suscité de grandes inquiétudes quant à son utilité dans l’industrie médicale.

Production de nitinol

Un contrôle de composition extrêmement serré est requis pour la fabrication de cet alliage. Pour cette raison, il est très difficile de préparer cet alliage. L’extraordinaire réactivité du titane est un autre obstacle à sa préparation. Deux méthodes de fusion primaires sont actuellement utilisées à cet effet:

• Refusion d’arc sous vide: Dans cette méthode, un arc électrique est frappé entre une gâche en cuivre refroidie à l’eau et les matières premières. Le moule en cuivre refroidi à l’eau est utilisé pour faire fondre les constituants sous vide poussé afin d’empêcher l’introduction de carbone.
• Fusion par induction sous vide: Les matières premières sont chauffées dans un creuset en carbone à l’aide de champs magnétiques alternatifs. Ceci est également accompli sous vide poussé; cependant, le carbone est introduit dans ce processus.

Image 1-Nitinol

Il n’y a pas de quantités considérables de données montrant que le produit d’une méthode est meilleur que l’autre. Ces deux méthodes ont des avantages différents à offrir. D’autres méthodes telles que la fusion du crâne par induction, la fusion de l’arc plasma et la fusion du faisceau électronique sont également utilisées à cette fin à l’échelle de boutique. Le procédé de dépôt physique en phase vapeur est également utilisé dans les laboratoires.

Symbole Nitinol

Cet alliage métallique est désigné par les symboles de ses métaux constitutifs. La formule de cet alliage est NiTi.

Histoire du nitinol

Ce matériau tire son nom de ses constituants et de son lieu de découverte. En 1962, William J. Buehler et Frederick Wang ont découvert les propriétés uniques de ce métal au Naval Ordnance Laboratory.

La commercialisation de cet alliage n’a été possible qu’une décennie plus tard. Ce retard était principalement dû à la difficulté de fusion, d’usinage et de traitement du matériau.

Propriétés du nitinol

Les propriétés de mémoire de forme et de superélasticité sont les propriétés les plus uniques de cet alliage. La propriété de mémoire de forme permet à ce métal de « se souvenir » de sa forme d’origine et de la conserver lorsqu’il est chauffé au-dessus de sa température de transformation. Cela se produit en raison des différentes structures cristallines du nickel et du titane. Ce métal pseudo-élastique présente également une élasticité incroyable qui est environ 10 à 30 fois supérieure à celle de tout métal ordinaire.

Voici quelques propriétés physiques et mécaniques de base de cet alliage:

Propriétés physiques

Apparence: il s’agit d’un métal argenté brillant.

Densité: La densité de cet alliage est de 6,45 gm / cm3

Point de fusion: Son point de fusion est d’environ 1310 ° C

Résistivité: Il a une résistivité de 82 ohm-cm à des températures plus élevées et de 76 ohm-cm à des températures plus basses.

Conductivité thermique: La conductivité thermique de ce métal est de 0,1 W / cm -° C.

Capacité thermique: Sa capacité thermique est de 0,077 cal / gm – ° C.

Chaleur latente: ce matériau a une chaleur latente de 5,78 cal / gm.

Susceptibilité magnétique: Sa susceptibilité magnétique est de 3,8 emu-gm à haute température et de 2,5 à basse température.

Propriétés mécaniques

Résistance à la traction ultime: La résistance à la traction ultime de ce matériau se situe entre 754 et 960 MPa.

Allongement typique à la rupture: 15,5%

Limite d’élasticité typique: 560 MPa à haute température; 100 MPa à basse température

Module élastique approximatif: 75 GPa à haute température; 28 GPa à basse température

Rapport de poisson approximatif: 0.3

Fabrication de dispositifs de nitinol

Le travail à chaud de ce matériau est relativement facile que le travail à froid. L’énorme élasticité de ce matériau rend le travail à froid difficile en augmentant le contact du rouleau. Il en résulte une usure extrême de l’outil et une résistance au frottement. Ces raisons rendent également l’usinage de cet alliage extrêmement difficile. Le fait que ce matériau ait une faible conductivité thermique n’aide pas à cet effet. Il est relativement facile d’effectuer le meulage, la découpe au laser et l’usinage par décharge Électrique (EDM) sur ce métal.

Le traitement thermique de ce matériau est très critique et délicat. La combinaison traitement thermique-travail à froid est importante pour contrôler les propriétés utiles de ce métal.

Fils de nitinol

Le nitinol est utilisé pour la fabrication de fils d’actionneur à mémoire de forme utilisés à de nombreuses fins industrielles. Ce fil est utilisé pour les fils de guidage, les stylets et les fichiers orthodontiques. Ce fil est idéal pour les applications nécessitant des contraintes de plateau de chargement et de déchargement élevées ainsi que pour les montures de lunettes et les antennes de téléphone portable. Cependant, les principales utilisations de ce fil sont dans les stents et les paniers de récupération de pierre.

Stent de nitinol

Cet alliage est utilisé pour la fabrication de stents endovasculaires qui sont très utiles dans le traitement de diverses maladies cardiaques. Il est utilisé pour améliorer le flux sanguin en insérant un stent en nickel-titane effondré dans une veine et en le chauffant. Ces endoprothèses sont également utilisées comme substitut aux sutures.

Panier de nitinol

Les paniers en fil de nickel-titane conviennent bien à de nombreuses applications médicales car ils sont plus élastiques et moins pliables que de nombreux autres métaux. Cet instrument de panier est très utile pour la vésicule biliaire.

Utilisations du nitinol

Voici quelques-unes des principales applications de l’alliage métallique de Nitinol:

Applications médicales

• Cet alliage est très utile en dentisterie, en particulier en orthodontie pour les fils et les supports qui relient les dents. Sure Smile (un type d’appareil dentaire) est un exemple de son application orthodontique.
• Il est également utilisé en endodontie principalement pendant les canaux radiculaires pour le nettoyage et la mise en forme des canaux radiculaires.
• En chirurgie colorectale, il est utilisé dans divers dispositifs dans le but de reconnecter l’intestin après l’élimination de la pathologie.
• Les stents de nitinol sont une autre application importante de ce métal dans les médicaments.
• Ses propriétés biocompatibles le rendent utile dans les implants orthopédiques.
• Les fils de nitinol peuvent être utilisés pour marquer et localiser les tumeurs du sein.
• L’utilisation de tubes de nitinol à diverses fins médicales gagne en popularité.

Utilisations industrielles

• Les fils de nitinol sont utilisés dans les modèles de moteurs thermiques fabriqués à des fins de démonstration.
• Ce matériau est utilisé dans les contrôles de température. Ses propriétés de changement de forme peuvent être utilisées pour activer une résistance variable ou un interrupteur de contrôle de la température.
• Ce métal est souvent utilisé dans les ressorts mécaniques de montres.
• Il est utilisé comme perche de microphone ou antenne rétractable dans la technologie des téléphones portables pour sa nature de mémoire mécanique et flexible.
• Le ressort de nitinol est utilisé dans diverses industries dans le but d’utiliser les propriétés superélastiques de ce métal.
• Les feuilles de nitinol sont utilisées pour le poinçonnage, l’estampage et l’emboutissage profond.

Autres utilisations

• Il est également utilisé comme insert pour les clubs de golf pour ses capacités de changement de forme.
• C’est un choix populaire pour la fabrication de cadres en verre extrêmement résistants.
• Le nitinol est utilisé pour la fabrication de cuillères auto-pliantes utilisées dans les spectacles de magie.

Disponibilité du nitinol

Le nickel-titane est disponible sous différentes formes, y compris les fils, les tubes, les feuilles et les ressorts. NDC est l’un des principaux fabricants et fournisseurs de cet alliage métallique. Cependant, il existe de nombreux autres fournisseurs de fils de Nitinol, de tubes, de ressorts, etc. Différentes formes de ce métal sont également disponibles en ligne à des prix raisonnables.

Le nitinol compte parmi les alliages métalliques les plus utiles avec de nombreuses applications industrielles et médicales. C’est souvent le meilleur choix pour de nombreuses applications qui nécessitent un mouvement et une flexibilité énormes. Cependant, ce matériau a montré une défaillance en fatigue dans de nombreuses applications exigeantes. Les experts travaillent dur pour définir les limites de durabilité de cet alliage métallique.