NiTi形状记忆合金的超弹性及医学应用研究

被引量 : 43次 | 上传用户:a263537545
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
NiTi形状记忆合金是一种功能材料,集形状记忆效应、超弹性和良好的生物相容性于一体,在医学领域显示出诱人的应用前景。NiTi合金作为介入医疗器械的工作原理绝大多数是利用其良好的非线性超弹性。而在NiTi合金医用器械生产时,通常要经过管材拉拔、板材轧制以及后续热处理等过程。如何调节材料的微结构、相变温度和力学性能,以保证其在体温下获得最佳的超弹性并满足医用需求是当前需要解决的问题。针对上述问题,本文研究了冷轧再结晶织构特征对材料超弹性相变应变的影响;研究了强磁场中温时效富镍NiTi合金对Ti3Ni4析出相变体生长取向及力学性能的影响;研究了NiTi合金编织支架的定型处理工艺,并在此基础上对支架单元的力学性能响应曲线进行了有限元模拟。主要结论如下:NiTi合金经30%冷轧变形后,在400℃退火后开始回复,600℃完全再结晶。大变形产生较高的位错密度抑制了马氏体相变的发生,直到400℃和500℃退火处理后样品发生B2←→R←→B19’二阶相变,600℃完全再结晶后样品发生B2←→B19’一阶相变。在冷轧-回复-再结晶过程中,NiTi合金的织构组分发生显著变化。冷轧后为{223}<110>织构和(322)面织构,经300-500℃退火后转变为近{111}面织构和(132)[023]织构,完全再结晶后转变为近{122}<223>织构。再结晶退火后NiTi合金的力学性能存在各向异性,其超弹性相变应变受材料的织构特征和再结晶晶粒尺寸影响显著。Ti-50.6 at.%Ni合金经500℃时效2.5 h后,Ti3Ni4相主要沿晶界析出,不同磁感应强度下时效后样品均发生三阶段相变,包括晶界附近发生的B2←→R、R←→B19’两阶相变和晶粒内部发生的B2←→B19’单阶相变,强磁场的施加并未改变Ti3Ni4析出相的形核位置。但磁场力的作用改变了析出相变体的局部应变,造成了Ti3Ni4相变体的选择性生长,即易于沿着平行于磁场合力方向析出生长,同时抑制了其它取向变体的生长;部分相互平行且相邻的Ti3Ni4相发生相互搭接而生长成一体。强磁场施加造成Ti3Ni4析出相变体选择性生长,减少了晶界附近析出相变体的数量,造成时效处理后B2←→B19’的相变温度随磁感应强度的增加而降低,同时由于析出相定向分布导致材料力学性能产生各向异性。对于超弹性NiTi合金编织支架单元来讲,定型温度是影响其定型效果的主要因素。满足支架单元定型要求的温度在450-550℃之间,经500和550℃时效处理后的定型效果最为稳定,与预期夹角差值不超过3°。定型处理对材料的相变温度Af影响较大,随时效时间的延长,Af温度呈增加趋势,且在400℃时效时达到峰值。体温测试时,平台应力随着时效时间延长而降低,且除500、550℃时效120 min和180 min的样品外,其它样品均具有非常好的可回复性能。针对此材料成分、定型结构的NiTi合金编织支架单元,推荐选取500℃作为定型处理温度,为了获得最佳的定型效果和力学性能,定型时间不宜超过60 min。利用有限元方法对最佳定型处理工艺的支架单元进行数值模拟,获得其在压缩-释放过程中的力学性能响应曲线。模拟结果很好的表征了支架单元的实际变形过程,当支架单元的拉、压系数比α取值为0.16时,模拟结果与实测结果吻合最好。在α取值一定时,随着时效时间的延长,支架单元的刚度降低,其在压缩过程中受到的最大力降低,循环过程中弹性能储存效率也相应降低。这表明在确定适宜的定型温度后,适当的延长定型时效时间可以降低支架单元的刚度,提高其柔顺性。
其他文献
片剂是当今世界各国药典记载的最主要剂型之一,也是在国内外应用最为普遍的一种临床医治形式。提高药物制剂的质量和生物利用度,选用好的辅料是关键所在。片剂崩解时间是当前
在开展建筑施工之前,都要进行工程造价的管理控制,做好工程造价的管理,对工程所需的支出进行科学的规划,可以有效的节省建设成本,提高建设企业获得的效益。在PPP模式下进行工
并行分布计算是当前计算机科学的热点之一。并行和分布式计算是求解各种计算密集型负载调度问题的有效手段,而负载调度(包括负载的划分和传输)是影响并行与分布式计算性能的
昆虫病原真菌(Entomopathogenic fungi)是一类重要的害虫生防微生物。在有害昆虫的综合治理(Integrated Pest Management,IPM)系统中,昆虫病原真菌以其特殊的营养方式、独特
鳜鱼以其肉质细嫩、味道鲜美而深受消费者的欢迎,也为养殖户带来了极高的经济效益。但是,随着鳜鱼养殖技术和生产规模的不断发展,鳜鱼疾病的发生已成为发展养殖的"瓶颈"之一。
铬是煤中常见的有害微量元素之一,主要以六价铬和三价铬两种形态存在。其中六价铬是具有强氧化性,且在环境中的溶解性、迁移性大,高毒性的致癌物:而三价铬迁移性小,毒性低。
为避免刑罚权滥用,刑法理论应当建构集体劳资争议的基本教义:以犯罪论体系的构造判断,正当的集体劳资争议,应当属于刑法中超法规的违法阻却事由,并从目的正当性、法益均衡性
在我国渐进式经济转轨过程中,民营经济在经济增长、增加就业等方面越来越凸显其重要性,而为民营经济增长做出巨大贡献的当属民间金融。民间金融作为一种自发的金融制度安排,
作为生物降解高分子材料,脂肪族聚酯由于其良好的生物降解性而受到人们的普遍关注。然而,随着研究的不断深入,脂肪族聚酯也暴露出了自身的一些缺点,如热稳定性不高,力学加工
大学时代是人生观、生活技能养成的重要时期,是理财的起步阶段,也是学习理财的黄金时期。当代大学生的理财现状不容乐观,理财知识非常缺乏,理财能力令人担忧,因此,培养大学生