scheikundeleraar

nitinolmetaallegering is een van de meest bruikbare legeringen die voor verschillende doeleinden worden gebruikt. Het heeft tal van belangrijke medische toepassingen.

Wat is Nitinol?

het is een nikkel-titaniummetaallegering met enkele unieke eigenschappen. Het is ook bekend als nikkel titanium. Deze legering vertoont de superelasticiteit of pseudoelasticiteit en de eigenschappen van het vormgeheugen. Dit unieke metaal kan zich zijn oorspronkelijke vorm herinneren en vertoont grote elasticiteit onder stress.

Nitinolsamenstelling

deze metaallegering bestaat uit nikkel en titaan. Het bevat deze twee elementen met ongeveer gelijke atoompercentages. Nikkel is een bekend allergeen en het kan ook kankerverwekkende eigenschappen hebben. Wegens deze reden heeft het nikkelgehalte van deze legering grote bezorgdheid over zijn nut in de medische industrie opgeheven.

Nitinolproductie

voor het maken van deze legering is een zeer strakke samenstellingsregeling vereist. Vanwege deze reden is het erg moeilijk om deze legering te bereiden. De buitengewone reactiviteit van titanium is een ander obstakel bij de voorbereiding ervan. Voor dit doel worden momenteel twee primaire smeltmethoden gebruikt:

• Vacuümboogversmelting: bij deze methode wordt een elektrische boog geslagen tussen een watergekoelde koperen slagplaat en de grondstoffen. Watergekoelde koperen mal wordt gebruikt voor het smelten van de bestanddelen in hoog vacuüm om koolstofintroductie te voorkomen.
• Vacuüminductiesmelting: de grondstoffen worden verhit in een koolstofkroes met wisselende magnetische velden. Dit wordt ook bereikt in hoog vacuüm; in dit proces wordt echter koolstof geïntroduceerd.

Afbeelding 1-Nitinol

er zijn geen aanzienlijke hoeveelheden gegevens waaruit blijkt dat het product van de ene methode beter is dan de andere. Beide methoden hebben verschillende voordelen te bieden. Andere methoden zoals inductie schedel smelten, plasma boog smelten, en e-beam smelten worden ook gebruikt voor dit doel op een boutique schaal. Het fysische dampdepositieproces wordt ook gebruikt in laboratoria.

nitinol symbool

deze metaallegering wordt aangeduid met de symbolen van de samenstellende metalen. De formule voor deze legering is NiTi.

Nitinolgeschiedenis

dit materiaal ontleent zijn naam aan zijn bestanddelen en zijn plaats van ontdekking. In 1962 ontdekten William J. Buehler en Frederick Wang voor het eerst de unieke eigenschappen van dit metaal in het Naval Ordnance Laboratory.

commercialisering van deze legering was pas tien jaar later mogelijk. Deze vertraging werd voornamelijk veroorzaakt door de moeilijkheden bij het smelten, bewerken en verwerken van het materiaal.

Nitinoleigenschappen

het vormgeheugen en de superelasticiteitseigenschappen zijn de meest unieke eigenschappen van deze legering. De eigenschap vormgeheugen laat dit metaal toe om zijn oorspronkelijke vorm te” herinneren ” en het te behouden wanneer het boven zijn transformatie-temperatuur wordt verwarmd. Het gebeurt als gevolg van de verschillende kristalstructuren van nikkel en titanium. Dit pseudo-elastische metaal vertoont ook een ongelooflijke elasticiteit die ongeveer 10 tot 30 keer meer is dan die van een gewoon metaal.

hier zijn enkele fysische en mechanische basiseigenschappen van deze legering:

fysische eigenschappen

uiterlijk: dit is een helder zilverachtig metaal.

dichtheid: de dichtheid van deze legering is 6,45 gm/ cm3

smeltpunt: het smeltpunt is ongeveer 1310 °C.

weerstand:het heeft een weerstand van 82 ohm-cm bij hogere temperaturen en 76 ohm-cm bij lagere temperaturen.

thermische geleidbaarheid: de thermische geleidbaarheid van dit metaal is 0,1 W / cm-°C.

warmtecapaciteit: de warmtecapaciteit is 0,077 cal/ gm-°C.

latente warmte: dit materiaal heeft een latente warmte van 5,78 cal / gm.

magnetische gevoeligheid: de magnetische gevoeligheid is 3,8 emu – gm bij hoge temperaturen en 2,5 bij lage temperaturen.

mechanische eigenschappen

uiteindelijke treksterkte: de uiteindelijke treksterkte van dit materiaal ligt tussen 754 en 960 MPa.

typische rek tot breuk: 15,5 procent

typische vloeigrens: 560 MPa bij hoge temperatuur; 100 MPa bij lage temperatuur

geschatte elastische Modulus: 75 GPa bij hoge temperatuur; 28 GPa bij lage temperatuur

geschatte Poissonverhouding: 0.3

Nitinolapparaten

warm bewerken van dit materiaal is relatief eenvoudig dan koud bewerken. De enorme elasticiteit van dit materiaal maakt koud werken moeilijk door het verhogen van rolcontact. Dit resulteert in extreme slijtage van het gereedschap en wrijvingsweerstand. Deze redenen maken het bewerken van deze legering ook uiterst moeilijk. Het feit dat dit materiaal een slechte thermische geleidbaarheid heeft, helpt niet bij dit doel. Het is relatief eenvoudig om slijpen, lasersnijden en elektrische ontlading Machining (EDM) uit te voeren op dit metaal.

de warmtebehandeling van dit materiaal is zeer kritisch en delicaat. De warmtebehandeling-koude werkcombinatie is belangrijk voor het beheersen van de nuttige eigenschappen van dit metaal.

nitinoldraad

Nitinol wordt gebruikt voor het maken van actuatordraad met vormgeheugen die voor tal van industriële doeleinden wordt gebruikt. Deze draad wordt gebruikt voor gidsdraden, stylets en orthodontische bestanden. Deze draad is ideaal voor toepassingen die hoge laad-en losplateaus vereisen, evenals voor brilframes en antennes voor mobiele telefoons. Echter, de belangrijkste toepassingen van deze draad zijn in stents en steen retrieval manden.

Nitinolstent

deze legering wordt gebruikt voor de vervaardiging van endovasculaire stents die zeer nuttig zijn bij de behandeling van verschillende hartziekten. Het wordt gebruikt om de bloedstroom te verbeteren door een ingestorte Nikkel titanium stent in een ader te plaatsen en deze te verwarmen. Deze stents worden ook gebruikt als vervanging voor hechtingen.

Nitinolkorf

Nikkeltitaandraadkorf is zeer geschikt voor vele medische toepassingen, omdat het veerkrachtiger en minder inklapbaar is dan vele andere metalen. Dit mand instrument is zeer nuttig voor de galblaas.

nitinol gebruikt

hier zijn enkele van de belangrijkste toepassingen van nitinolmetaallegering:

medische toepassingen

• deze legering is zeer nuttig in de tandheelkunde, met name in de orthodontie voor draden en haakjes die de tanden verbinden. Sure Smile (een soort beugel) is een voorbeeld van de orthodontische toepassing.
• het wordt ook gebruikt in de endodontie voornamelijk tijdens wortelkanalen voor het reinigen en vormgeven van de wortelkanalen.
• bij colorectale chirurgie wordt het in verschillende hulpmiddelen gebruikt om de darm opnieuw te verbinden nadat de pathologie is verwijderd.
• Nitinolstents zijn een andere belangrijke toepassing van dit metaal in geneesmiddelen.
• zijn biocompatibele eigenschappen zijn nuttig bij orthopedische implantaten.
• Nitinoldraden kunnen worden gebruikt voor het markeren en lokaliseren van borsttumoren.
• het gebruik van nitinolbuizen voor verschillende medische doeleinden neemt in populariteit toe.

industrieel gebruik

• Nitinoldraden worden gebruikt in modelverwarmingstoestellen voor demonstratiedoeleinden.
• dit materiaal wordt gebruikt voor temperatuurregeling. De vorm veranderende eigenschappen kunnen worden gebruikt voor het activeren van een variabele weerstand of een schakelaar voor het regelen van de temperatuur.
• dit metaal wordt vaak gebruikt in veren voor mechanische horloges.
• het wordt gebruikt als microfoonarm of intrekbare antenne in de mobiele telefoontechnologie vanwege zijn mechanische en flexibele geheugenkarakter.Nitinolveer wordt in verschillende industrieën gebruikt voor het gebruik van de superelastische eigenschappen van dit metaal.
• nitinolplaten worden gebruikt voor het ponsen, stampen en dieptrekken.

andere toepassingen

• het wordt ook gebruikt als inzetstuk voor golfclubs vanwege zijn vormveranderende capaciteiten.
• het is een populaire keuze voor het maken van extreem veerkrachtige glasramen.
• Nitinol wordt gebruikt voor het maken van zelfbuigende lepels die worden gebruikt in goochelshows.

nitinol beschikbaarheid

Nikkeltitaan is verkrijgbaar in verschillende vormen, waaronder draden, buizen, platen en veren. NDC is een van de toonaangevende fabrikant en leverancier van deze metaallegering. Er zijn echter vele andere leveranciers van Nitinol draden, buizen, veren etc. Verschillende vormen van dit metaal zijn ook online beschikbaar tegen redelijke prijzen.

Nitinol behoort tot de meest bruikbare metaallegeringen met talrijke industriële en medische toepassingen. Het is vaak de beste keuze voor veel toepassingen die enorme beweging en flexibiliteit vereisen. Echter, dit materiaal heeft aangetoond vermoeidheid falen in vele veeleisende toepassingen. Experts werken hard voor het bepalen van de duurzaamheidslimieten van deze metaallegering.