cursant de Chimie

aliajul metalic Nitinol este unul dintre cele mai utile aliaje utilizate în diverse scopuri. Are numeroase aplicații medicale importante.

ce este Nitinolul?

este un aliaj metalic nichel – titan cu unele proprietăți unice. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de nichel titan. Acest aliaj prezintă superelasticitatea sau pseudoelasticitatea și proprietățile memoriei formei. Înseamnă că acest metal unic își poate aminti forma originală și prezintă o elasticitate mare sub stres.

compoziție Nitinol

acest aliaj metalic este compus din nichel și titan. Conține aceste două elemente la procente atomice aproximativ egale. Nichelul este un alergen cunoscut și ar putea avea, de asemenea, proprietăți cancerigene. Din acest motiv, conținutul de nichel al acestui aliaj a ridicat mari îngrijorări cu privire la utilitatea sa în industria medicală.

producția de Nitinol

este necesar un control compozițional extrem de strâns pentru fabricarea acestui aliaj. Din acest motiv, este foarte dificil să se pregătească acest aliaj. Reactivitatea extraordinară a Titanului este un alt obstacol în pregătirea sa. Două metode primare de topire sunt utilizate în prezent în acest scop:

• vacuum Arc Remelting: în această metodă, un arc electric este lovit între o placă de cupru răcită cu apă și materiile prime. Matrița de cupru răcită cu apă este utilizată pentru topirea constituenților în vid înalt pentru a preveni introducerea carbonului.
• topire prin inducție în vid: materiile prime sunt încălzite într-un creuzet de carbon folosind câmpuri magnetice alternante. Acest lucru se realizează și în vid ridicat; cu toate acestea, carbonul este introdus în acest proces.

Picture 1 – Nitinol

nu există cantități considerabile de date care să arate că produsul unei metode este mai bun decât celălalt. Ambele metode au avantaje diferite de oferit. Alte metode precum topirea craniului de inducție, topirea arcului cu plasmă și topirea fasciculului e sunt, de asemenea, utilizate în acest scop la scară boutique. Procesul de depunere fizică a vaporilor este, de asemenea, utilizat în laboratoare.

simbol Nitinol

acest aliaj metalic este notat cu simbolurile metalelor sale constitutive. Formula pentru acest aliaj este NiTi.

istoria Nitinolului

acest material și-a derivat numele din constituenții și locul descoperirii sale. În 1962, William J. Buehler și Frederick Wang au descoperit pentru prima dată proprietățile unice ale acestui metal la Laboratorul Naval Ordnance.

comercializarea acestui aliaj nu a fost posibilă decât un deceniu mai târziu. Această întârziere a fost cauzată în principal de dificultatea de topire, prelucrare și prelucrare a materialului.

proprietăți Nitinol

memoria formei și proprietățile superelasticității sunt cele mai unice proprietăți ale acestui aliaj. Proprietatea memoriei formei permite acestui metal să-și „amintească” forma originală și să-l rețină atunci când este încălzit deasupra temperaturii sale de transformare. Se întâmplă datorită diferitelor structuri cristaline de nichel și titan. Acest metal pseudo-elastic prezintă, de asemenea, o elasticitate incredibilă, care este de aproximativ 10 până la 30 de ori mai mare decât cea a oricărui metal obișnuit.

iată câteva proprietăți fizice și mecanice de bază ale acestui aliaj:

proprietăți fizice

aspect: Acesta este un metal argintiu strălucitor.

densitate: densitatea acestui aliaj este de 6,45 gm / cm3

punct de topire: punctul său de topire este în jur de 1310 ct.

rezistivitate: are o rezistivitate de 82 ohm-cm la temperaturi mai ridicate și 76 ohm-cm la temperaturi mai scăzute.

conductivitate termică: conductivitatea termică a acestui metal este de 0,1 W/ cm-C.

capacitate termică: capacitatea sa termică este de 0,077 cal/ gm-C.

căldură latentă: acest material are o căldură latentă de 5,78 cal/ gm.

susceptibilitate magnetică: susceptibilitatea sa magnetică este de 3,8 UEM – gm la temperaturi ridicate și 2,5 la temperaturi scăzute.

proprietăți mecanice

rezistență maximă la tracțiune: rezistența maximă la tracțiune a acestui material variază între 754 și 960 MPa.

alungire tipică la fractură: 15,5%

rezistență tipică la randament: 560 MPa la temperatură ridicată; 100 MPa la temperatură scăzută

modul Elastic aproximativ: 75 GPa la temperatură ridicată; 28 GPa la temperatură scăzută

raportul aproximativ al lui Poisson: 0.3

efectuarea dispozitivelor Nitinol

lucrul la cald al acestui material este relativ ușor decât lucrul la rece. Elasticitatea enormă a acestui material face dificilă lucrul la rece prin creșterea contactului cu rola. Acest lucru are ca rezultat uzura extremă a sculei și rezistența la frecare. Aceste motive fac, de asemenea, prelucrarea acestui aliaj extrem de dificilă. Faptul că acest material are o conductivitate termică slabă nu ajută în acest scop. Este relativ ușor să efectuați măcinarea, tăierea cu laser și prelucrarea cu descărcare electrică (EDM) pe acest metal.

tratamentul termic al acestui material este foarte critic și delicat. Combinația de tratament termic-lucru la rece este importantă pentru controlul proprietăților utile ale acestui metal.

Fire Nitinol

Nitinol este utilizat pentru a face forma de memorie servomotor sârmă utilizate în numeroase scopuri industriale. Acest fir este utilizat pentru fire de ghidare, stilete și fișiere ortodontice. Acest fir este ideal pentru aplicații care necesită încărcare mare și descărcare platou-subliniază, precum și pentru rame de ochelari și antene de telefon mobil. Cu toate acestea, principalele utilizări ale acestui fir sunt în stenturi și coșuri de recuperare a pietrei.

stent Nitinol

acest aliaj este utilizat pentru fabricarea stenturilor endovasculare, care sunt foarte utile în tratarea diferitelor boli de inimă. Este utilizat pentru a îmbunătăți fluxul sanguin prin introducerea unui stent de nichel titan prăbușit într-o venă și încălzirea acestuia. Aceste stenturi sunt, de asemenea, utilizate ca un substitut pentru suturi.

coș de Nitinol

coșurile de sârmă de nichel titan sunt potrivite pentru multe aplicații medicale, deoarece sunt mai elastice și mai puțin pliabile decât multe alte metale. Acest instrument de coș este foarte util pentru vezica biliară.

Nitinol utilizează

iată câteva dintre principalele aplicații ale aliajului metalic Nitinol:

aplicații medicale

• acest aliaj este foarte util în stomatologie, în special în ortodonție pentru fire și paranteze care leagă dinții. Sure Smile (un tip de bretele) este un exemplu al aplicării sale ortodontice.
• este de asemenea utilizat în endodontie în principal în timpul canalelor radiculare pentru curățarea și modelarea canalelor radiculare.
• în chirurgia colorectală, este utilizat în diferite dispozitive în scopul reconectării intestinului după îndepărtarea patologiei.
• stenturile Nitinol sunt o altă aplicație semnificativă a acestui metal în medicamente.
• proprietățile sale biocompatibile sunt utile în implanturile ortopedice.
• firele de Nitinol pot fi utilizate pentru marcarea și localizarea tumorilor mamare.
• utilizarea tuburilor Nitinol în diverse scopuri medicale crește în popularitate.

utilizări industriale

• firele de Nitinol sunt utilizate în motoarele termice model realizate în scopuri demonstrative.
• acest material este utilizat în controlul temperaturii. Proprietățile sale de schimbare a formei pot fi utilizate pentru activarea unui rezistor variabil sau a unui comutator pentru controlul temperaturii.
• acest metal este adesea folosit în arcuri mecanice de ceas.
• este folosit ca boom microfon sau o antenă retractabil în tehnologia de telefon mobil pentru natura sa de memorie mecanică și flexibilă.
• nitinol spring este utilizat în diverse industrii în scopul utilizării proprietăților superelastice ale acestui metal.
• foile de Nitinol sunt utilizate pentru perforare, ștanțare și desen profund.

alte utilizări

• este, de asemenea, utilizat ca inserție pentru crose de golf pentru abilitățile sale de schimbare a formei.
• este o alegere populară pentru a face rame de sticlă extrem de rezistente.
• Nitinolul este folosit pentru a face linguri de auto-îndoire folosite în spectacole magice.

Nitinol disponibilitate

nichel titan este disponibil în diferite forme, inclusiv fire, tuburi, foi și arcuri. NDC este unul dintre cei mai importanti producatori si furnizori de acest aliaj metalic. Cu toate acestea, există mulți alți furnizori de fire Nitinol, tuburi, arcuri etc. Diferite forme ale acestui metal sunt de asemenea disponibile online la prețuri rezonabile.

Nitinolul este considerat printre cele mai utile aliaje metalice cu numeroase aplicații industriale și medicale. Este adesea cea mai bună alegere pentru multe aplicații care necesită mișcare enormă și flexibilitate. Cu toate acestea, acest material a demonstrat eșecul oboselii în multe aplicații solicitante. Experții lucrează din greu în scopul definirii limitelor de durabilitate ale acestui aliaj metalic.