普通鎳鈦合金(Conventionalnitinol)又稱傳統(tǒng)型鎳鈦合金弓絲(ClassicNitinol):60年代美國(guó)海軍軍械研究所研究出具有形狀記憶的新型合金,其中之一為鎳鈦合金。70年代Andreasen將其引入正畸臨床,1975年Unitek公司生產(chǎn)出鎳鈦合金弓絲Nitinol,Ni表示鎳,i表示鈦,nol為海軍軍械研究所的縮寫。普通鎳鈦合金絲Nitinol為冷加工制成,相變溫度Af較高℃,室溫下(22℃)和口腔中(35℃)均為穩(wěn)定的馬氏體相,在正畸治療過程中不發(fā)生相變現(xiàn)象,因而不具有超彈性,也不具有形狀記憶功能。此種傳統(tǒng)型鑲鈦合金絲與不銹鋼絲相比,剛度低,每單位形變釋放的力較小,大約為相同直徑不銹鋼絲的30%;同時(shí)其工作范圍較大,有較大的理想力區(qū)間,適合于正畸臨床“溫和而持久”的矯治力的需要。與過去冷加工的絲不同,這些鎳鈦絲具有奧氏體活性,可以從馬氏體向奧氏體轉(zhuǎn)變。南昌醫(yī)用鎳鈦絲彈簧
金屬合金絲設(shè)計(jì)一些醫(yī)療器材通過執(zhí)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)、自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)和Taguchi方差分析確定關(guān)鍵參數(shù)。利用軟計(jì)算方法可以很容易地解決芯片工程應(yīng)用中的非線性問題、函數(shù)逼近、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控制等。盡管許多不同的方法被用于這個(gè)目的,我們可以說很受歡迎和很普遍使用的方法是田口,安和簡(jiǎn)稱ANFIS方法由于很小誤差等因素,比較大的精確度,快,成本,和時(shí)間預(yù)測(cè),決策分析,優(yōu)化、建模和復(fù)雜問題的解決方案等。金屬合金絲設(shè)計(jì)在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ANFIS中非常重要的任務(wù)之一是確定層數(shù)、神經(jīng)元、隱層、學(xué)習(xí)算法和傳遞函數(shù),因?yàn)闆]有明確定義的程序來(lái)找到比較好參數(shù)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這些變量影響系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)能力,具有較高的精度。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,數(shù)據(jù)集必須被歸一化。該系統(tǒng)具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊知識(shí)相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)。因此,盡管ANN可能優(yōu)于ANFIS模型,但在效率方面,ANFIS更精確。ANFIS算法在結(jié)構(gòu)上采用了一種混合學(xué)習(xí)方法。這使得該算法在效率上比大多數(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法更快、更精確。南昌醫(yī)用鎳鈦絲彈簧溫度引導(dǎo)相變本是鎳鈦材料的一個(gè)固有的特性,只不過第三代以前的鎳鈦絲其相變溫度往往很高。
NASA近日研發(fā)出一種用鎳鈦絲制成的鏈?zhǔn)捷喬?。格倫研究中心的科學(xué)家們將典型的彈性氣動(dòng)材料變成了能夠承受明顯可逆應(yīng)變的記憶合金,這使得超彈性輪胎能夠承受比任何其他非充氣輪胎更多的變形,同時(shí)能夠增強(qiáng)控制,增加設(shè)計(jì)的通用性,輪胎可以普遍用于太空車或在地球上的車輛?!芭e個(gè)例子來(lái)說,超彈性輪胎可以通過增加撓度而軟化,從而減少在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中,崎嶇路段傳遞給車輛的能量?!盢ASA格倫研究中心評(píng)論道。起初,NASA的格倫研究中心就和輪胎制造商固特異研發(fā)出了原始版本的彈簧輪胎。它將螺旋鋼線編織成網(wǎng)紋狀,形成空心的輪胎形狀。然而這個(gè)輪胎在遇到類火星表面測(cè)試的時(shí)候發(fā)生了變形。后來(lái),NASA的工程師想到了用形狀記憶合金鎳鈦代替,來(lái)解決變形問題。NASA計(jì)劃在2020年發(fā)射下一個(gè)火星探測(cè)器,而研發(fā)的輪胎將不僅能應(yīng)用到火星任務(wù),它還能在地球上取代傳統(tǒng)的氣壓輪胎為越野領(lǐng)域帶來(lái)革新。
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(dòng)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)于目前比較好的醫(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,是一種非常好的功能材料。記憶合金除具有獨(dú)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(diǎn)。(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(shí)的相變順序?yàn)槟赶啵▕W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(shí)候,或者去處載荷(外力去除Deactivation)時(shí)的狀態(tài),立方體,堅(jiān)硬。形狀比較穩(wěn)定。而馬氏體相是溫度相對(duì)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(shí)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。 鎳鈦絲拉簧的高彈性、長(zhǎng)久變形率極低與相同直徑的不銹鋼絲相比,其釋放的矯治力相差-4倍。
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(dòng)恢復(fù)為原始形狀的特種合金,具有良好的可塑性、耐磨損、抗腐蝕、高阻尼和超彈性等優(yōu)異特點(diǎn)。鎳鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)可以看做由一粗一細(xì)的兩根管子套在一起形成的。較細(xì)的那根管子從前到后依次包裹著低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、高壓渦輪、中/低壓渦輪,連接到尾噴管。由于各級(jí)壓氣機(jī)葉輪的直徑逐漸縮小,較細(xì)的這根管子不是直桶形,而是類似于細(xì)腰花瓶一樣的形狀。這根較細(xì)的管子所包裹的內(nèi)部空間就叫做內(nèi)涵道。而套在內(nèi)涵道外部的較粗的管子從前到后依次包裹著風(fēng)扇和部分或整個(gè)內(nèi)涵道。鎳鈦合金渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是這樣工作的:旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇從發(fā)動(dòng)機(jī)前方吸入空氣,其中一部分空氣進(jìn)入內(nèi)涵道,另一部分進(jìn)入外涵道。進(jìn)入內(nèi)涵道的空氣再經(jīng)過一系列串聯(lián)的葉輪,即壓氣機(jī),每經(jīng)過一級(jí)壓氣機(jī)空氣就被壓縮,密度增大、溫度上升。經(jīng)過低壓和高壓壓氣機(jī)壓縮的空氣繼續(xù)向前來(lái)到燃燒室,在燃燒室中與噴入的燃油混合燃燒。燃燒的高溫使空氣膨脹沖擊燃燒室后方的渦輪。渦輪就像風(fēng)車一樣,所不同的是風(fēng)車是靠流動(dòng)的空氣驅(qū)動(dòng),而渦輪是靠燃燒室排放的高溫高壓燃?xì)怛?qū)動(dòng)。燃?xì)怛?qū)動(dòng)渦輪做功。 一代的鎳鈦絲,也稱為Nitinol,不具有超彈性。南昌醫(yī)用鎳鈦絲彈簧
彈簧是用TiNi記憶合金絲繞制成的,利用了形狀記憶合金的單程記憶效應(yīng)。南昌醫(yī)用鎳鈦絲彈簧
醫(yī)用鎳鈦導(dǎo)絲材料,提高生活質(zhì)量醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步正在延長(zhǎng)人類的生命。隨著金屬級(jí)合金在內(nèi)部手術(shù)中的新應(yīng)用的發(fā)展,正在取得新的進(jìn)展。醫(yī)用鎳鈦導(dǎo)線材料提高了生活質(zhì)量。不銹鋼由于其多功能性,生物相容性和低成本a而仍然是醫(yī)療設(shè)備中常用的材料。智能材料的發(fā)展前景非常廣闊。一方面,這個(gè)想法來(lái)自仿生學(xué)??茖W(xué)家的目標(biāo)是創(chuàng)造功能類似于生物的“活”材料。智能材料是可以感知環(huán)境條件并相應(yīng)地“反應(yīng)”的材料。它們的行為類似于高木敏之(ToshiyukiTakagi)于1989年在日本提出的對(duì)生物的智能反應(yīng)。日常生活中常見的變色鏡片由智能材料制成,可對(duì)太陽(yáng)的光強(qiáng)度和顯示做出反應(yīng)光線和陰影的變化。南昌醫(yī)用鎳鈦絲彈簧