TiNi-03醫(yī)用鎳鈦合金板

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鎳鈦合金介紹

      鎳鈦合金是一種形狀記憶合金，形狀記憶合金是能將自身的塑性變形在某一特定溫度下自動恢復(fù)為原始形狀的特種合金。它的伸縮率在20%以上，疲勞壽命達(dá)1*10的7次方，阻尼特性比普通的彈簧高10倍，其耐腐蝕性優(yōu)于目前最好的醫(yī)用不銹鋼，因此可以滿足各類工程和醫(yī)學(xué)的應(yīng)用需求，是一種非常優(yōu)秀的功能材料。

      記憶合金除具有獨特的形狀記憶功能外，還具有耐磨損、抗腐蝕、高阻尼和超彈性等優(yōu)異特點。

鎳鈦合金性能特性

（一）鎳鈦合金的相變與性能

      顧名思義，鎳鈦合金是由鎳和鈦組成二元合金，由于受到溫度和機(jī)械壓力的改變而存在兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)相，即奧氏體相和馬氏體相。 鎳鈦合金冷卻時的相變順序為母相（奧氏體相）-R相-馬氏體相。 R相是菱方形，奧氏體是溫度較高（大于同樣地:即奧氏體開始的溫度）的時候，或者去處載荷（外力去除Deactivation）時的狀態(tài)，立方體，堅硬。形狀比較穩(wěn)定。而馬氏體相是溫度相對較低（小于Mf:即馬氏體結(jié)束的溫度）或者加載（受到外力活化）時的狀態(tài)，六邊形，具有延展性，反復(fù)性，不太穩(wěn)定，較易變形。

（二）鎳鈦合金的特殊性能

      1、形狀記憶特性（shape memory） 形狀記憶是當(dāng)一定形狀的母相由Af溫度以上冷卻到Mf溫度以下形成馬氏體后，將馬氏體在Mf以下溫度形變，經(jīng)加熱至Af溫度以下，伴隨逆相變，材料會自動恢復(fù)其在母相時的形狀。實際上形狀記憶效應(yīng)是鎳鈦合金的一個由熱誘發(fā)的相變過程。

      2、超彈性 (superelastic) 所謂的超彈性是指試樣在外力作用下產(chǎn)生遠(yuǎn)大于起彈性極限應(yīng)變量的應(yīng)變，在卸載時應(yīng)變可自動恢復(fù)的現(xiàn)象。即在母相狀態(tài)下，由于外加應(yīng)力的作用，導(dǎo)致應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變發(fā)生，從而合金表現(xiàn)出不同于普通材料的力學(xué)行為，它的彈性極限遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通材料，并且不再遵守虎克定律。和形狀記憶特性相比，超彈性沒有熱參與?？偠灾瑥椥允侵冈谝欢ㄐ巫兎秶鷥?nèi)應(yīng)力不隨應(yīng)變的增大而增大，可將超彈性分為線性超彈性和非線性超彈性兩類。前者的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中應(yīng)力與應(yīng)變接近線性關(guān)系。非線性超彈性是指在Af以上一定溫度區(qū)間內(nèi)加載和卸載過程中分別發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變及其逆相變的結(jié)果，因此非線性超彈性也稱相變偽彈性。鎳鈦合金的相變偽彈性可達(dá)8%左右。 鎳鈦合金的超彈性可隨著熱處理的條件的變化而改變，當(dāng)弓絲被加熱到400oC以上時，超彈性開始下降。

      3、口腔內(nèi)溫度變化敏感性：不銹鋼絲和CoCr合金牙齒矯形絲的矯治力基本不受口腔內(nèi)溫度的影響。超彈性鎳鈦合金牙齒矯形絲的矯治力隨口腔溫度的變化而變化。當(dāng)變形量一定時。溫度升高，矯治力增加。一方面，它可以加速牙齒的運動，這是因為口腔內(nèi)的溫度變化會刺激由于矯治器件造成造成毛細(xì)滯息的血流停滯部位的血液流動，從而使得在牙齒移動過程中修復(fù)細(xì)胞得到充分營養(yǎng)，維持其生機(jī)和正常功能。另一方面，正畸醫(yī)生無法精確控制或測量口腔環(huán)境下的矯治力。

      4、抗腐蝕性能：有研究表明鎳鈦絲的抗腐蝕性能與不銹鋼絲相仿

      5、抗毒性：鎳鈦形狀記憶合金特殊的化學(xué)組成,即這是一種鎳鈦等原子合金,含約50%的鎳,而已知鎳有致癌和促癌作用。一般情況情況下，表面層鈦氧化充當(dāng)了一種屏障，使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性。表面層的TiXOy和TixNiOy能抑制Ni的釋放。

      6、柔和的矯治力：目前商業(yè)上應(yīng)用的牙齒矯形金屬絲包括奧氏體不銹鋼絲、鈷-鉻-鎳合金絲、鎳鉻合金絲、澳大利亞合金絲、金合金絲和?鈦合金絲。關(guān)于這些正畸矯正金屬絲在拉伸試驗和三點彎曲試驗條件的載荷-位移曲線。鎳鈦合金的卸載曲線平臺最低也最平，說明它最能提供持久柔和的矯治力。

      7、良好的減震特性：由于咀嚼及夜磨牙對于弓絲造成的震動越大，對牙根及牙周組織的損害越大。通過不同弓絲衰減實驗的結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，不銹鋼絲震動的振幅比超彈性鎳鈦絲大，超彈性鎳鈦弓絲初始震動振幅僅為不銹鋼絲的一半,弓絲良好的震動和減震特性對于牙齒的健康很重要，而傳統(tǒng)弓絲如不銹鋼絲，有加重牙根吸收的傾向。

（三）鎳鈦合金絲的分類EvansandDurning分類法

      1、1940年，黃金弓絲、鈷鉻合金絲和不銹鋼圓絲

      2、1960年，馬氏體穩(wěn)定化合金：多為鎳鈦合金在馬氏體狀態(tài)下變形后制得。該種弓絲剛度低，可產(chǎn)生較輕的矯治力。不存在由應(yīng)力或者溫度引起的馬氏體相變，因此不呈現(xiàn)記憶效應(yīng)和超彈性。

      3、1980年，中國鎳鈦合金和日本鎳鈦合金弓絲，為奧氏體激活合金：即在任何狀態(tài)下都呈現(xiàn)奧氏體狀態(tài)，置于口內(nèi)和口外都不具有由溫度引起的馬氏體狀態(tài)，馬氏體狀態(tài)只能由應(yīng)力引起，具有超彈性，但是不具備形狀記憶功能。該種弓絲有極佳的回彈性及較低的剛度，能產(chǎn)生較弱的矯治力，。作大的特點是從最初的啟動到最后階段，其產(chǎn)生的力持續(xù)恒定，在治療早期牙齒不整齊時，效果較好。去點是常溫下無法彎制成型，不易焊接。若將該公司作為主弓絲，?？梢鸩幌Ｍ臄U(kuò)弓或者縮弓，且難以建立良好的前磨牙、磨牙排列。

      4、1990年，馬氏體激活鎳鈦合金：即TTR低于口腔溫度或者與口腔溫度非常相近，在室溫時以一種多元狀態(tài)存在，易于變形，置于口腔內(nèi)時，由應(yīng)力引起的和室溫引起的馬氏體同時向奧氏體轉(zhuǎn)變，即存在形狀記憶功能和超彈性。在常溫（25℃左右）及以下溫度易于變形，而當(dāng)達(dá)到一定溫度（32℃左右）以上，又會恢復(fù)到原來預(yù)成形狀，表現(xiàn)出形狀記憶加超彈性特性。北京圣瑪特科技有限公司的Smart牌和3M公司的NitinolHA牌都是典型的代表產(chǎn)品。熱激活鎳鈦弓絲正因為這種特性，將其維持在常溫及以下溫度狀態(tài)可以輕松操作成型，并安放到托槽中就位，而當(dāng)在口腔中受體溫?zé)崃慷せ詈?，可產(chǎn)生出形狀恢復(fù)力，又為矯形提供所需的力量。因熱激活型鎳鈦矯形絲所具有的“遇冷變軟，受熱激活而變得彈性大”的特點，患者可以在醫(yī)生的指導(dǎo)下，利用口含冷、熱水的方式改變矯治力，更加方便了矯治者的矯正，減少了初期矯治的不適感。

      5、Gradedthermodynamic:增加的熱力學(xué)鎳鈦合金：將TTR溫度高于口腔溫度，大概是40℃左右，這樣，當(dāng)鎳鈦弓絲置于口腔內(nèi)時，仍然為多元狀態(tài)，弓絲較為柔軟，在口含熱水時，才有奧氏體相變。因此，矯治力更加弱，可以作為***患者和牙周病患者的初始弓絲。Omcro公司生產(chǎn)的含銅鎳鈦絲以及日本低滯后L-H鎳鈦弓絲便具有此種性能。