钛(tai)镍合(he)金的应(ying)用(yong)以及与高分子材(cai)料(liao)结(jie)合(he)应用(yong)的(de)未来展(zhan)望

1、 镍(nie)合(he)金的(de)基本(ben)性(xing)能(neng)

（1）记(ji)忆形(xing)状性(xing) ：在(zai)一(yi)定条(tiao)件下，对(dui)材(cai)料进行(xing)一(yi)定(ding)限(xian)度(du)以(yi)内的(de)形变(bian)，再对(dui)材料(liao)作(zuo)用(yong)一定(ding)的外(wai)界(jie)条件(jian)后，材(cai)料(liao)原(yuan)来(lai)的形(xing)变(bian)消失(shi)恢复到(dao)原(yuan)形(xing)状(zhuang)同时产(chan)生(sheng)巨(ju)大回(hui)复力(li)的现象(xiang)。对于(yu)钛(tai)镍(nie)合(he)金的记(ji)忆(yi)形(xing)状(zhuang)特(te)性可(ke)以分为(wei)以(yi)下三(san)种类型 ：①单程形(xing)状(zhuang)记忆(yi)效应 ：在高温(wen)时(shi)，使(shi)钛(tai)镍合(he)金(jin)受(shou)力(li)变形(xing)到一定(ding)形(xing)状，低(di)温时(shi)可(ke)以(yi)使(shi)其受力变(bian)形(xing)到(dao)任意(yi)形状(zhuang)，恢(hui)复(fu)到(dao)高温(wen)时(shi)，可以(yi)使其重(zhong)新(xin)变为高(gao)温(wen)相的形状，但(dan)是再到(dao)低温(wen)时(shi)恢复(fu)不(bu)到(dao)低温(wen)相所有的(de)形(xing)状(zhuang)。②双称(cheng)形(xing)状(zhuang)记忆效(xiao)应(ying) ：加热(re)时(shi)可以(yi)变(bian)为(wei)高(gao)温相的形状，降温时可(ke)以变为低(di)温(wen)相的形状(zhuang)，可(ke)以用过(guo)温度升(sheng)降(jiang)自发可逆地(di)反(fan)复恢复高低(di)温相(xiang)形(xing)状(zhuang)的现(xian)象(xiang)。③全(quan)程(cheng)形(xing)状记忆(yi)效应 ：加(jia)热时可(ke)以变(bian)为(wei)高温(wen)相的(de)形状，降(jiang)温(wen)时变(bian)为与(yu)高温(wen)相形状(zhuang)相同而取(qu)向(xiang)相反的形(xing)状(zhuang)，这(zhe)种(zhong)效应(ying)只能再(zai)钛镍合(he)金种出现。

钛(tai)镍合金是通(tong)过(guo)热(re)弹性马(ma)氏体相变(bian)而呈现形状记忆特性(xing)的。是(shi)在(zai)温度(du)的(de)作用下，材(cai)料(liao)内部(bu)热(re)弹性(xing)马氏体(ti)形(xing)成(cheng)变化，消失的相(xiang)变(bian)过(guo)程(cheng)的(de)宏(hong)观表(biao)现 [1]。

（2）超(chao)弹(dan)性(xing) ：在 AF 温度以上时，产生了热(re)弹性马(ma)氏体相(xiang)变(bian)的(de)形状(zhuang)记(ji)忆(yi)合金在(zai)应力作(zuo)用下(xia)才能稳(wen)定存在(zai)，但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)应力解(jie)除(chu)，就会产(chan)生(sheng)形(xing)变，变(bian)成最(zui)初的(de)形态(tai)，在(zai)应(ying)力状态下产(chan)生的(de)宏(hong)观变形(xing)也(ye)随(sui)着(zhe)逆相(xiang)变(bian)的消失(shi)而(er)完全(quan)消失(shi)，应(ying)力与(yu)应(ying)变的关(guan)系是(shi)非(fei)常明(ming)显的(de)非线(xian)性，这(zhe)种(zhong)非(fei)线性弹性和相变(bian)密(mi)切相(xiang)关(guan)，即超(chao)弹(dan)性。

国(guo)产(chan)的(de)钛(tai)镍合(he)金(jin)对(dui)温(wen)度(du)敏感(gan)，其应力应变(bian)曲线(xian)随(sui)着(zhe)温(wen)度(du)的(de)升高(gao)而增(zeng)强(qiang)，并(bing)且其在 AS~AF 之间(jian)都(dou)有超(chao)弹(dan)性。

（3）抗(kang)腐(fu)蚀(shi)性(xing) ：合(he)金元(yuan)素在镍(nie)中(zhong)有比(bi)较大的固溶(rong)度(du)，在镍(nie)基(ji)体(ti)可(ke)溶(rong)入(ru)更多且(qie)有耐腐蚀(shi)特性(xing)的 Cr、Mo、Cu、Ti 等合(he)金元素，它们所组(zu)成(cheng)的镍(nie)基(ji)合金(jin)具(ju)有(you)较(jiao)好的耐(nai)腐蚀性(xing) [2]。

（4）生物(wu)相容性(xing) ：生物相(xiang)容性是指植入的材料(liao)是(shi)否(fou)会造成组织反(fan)应(ying)。而(er)良好(hao)的生(sheng)物(wu)相容(rong)性就(jiu)不会引(yin)起(qi)过敏(min)反应(ying)，不会(hui)与(yu)人(ren)体(ti)发生任何有(you)害(hai)与人(ren)体(ti)的反应。已知元(yuan)素镍虽然有剧毒(du)有(you)致(zhi)癌(ai)的作(zuo)用(yong)，长期接触(chu)可(ke)能会引(yin)起(qi)鼻窦炎、贫血(xue)等症(zheng)状。但(dan)是(shi)钛(tai)及(ji)其(qi)化合(he)物有良(liang)好的生(sheng)物(wu)相(xiang)容(rong)性和(he)力(li)学(xue)性能(neng)，钛(tai)在(zai)表层(ceng)充当(dang)了一(yi)种(zhong)屏障(zhang)，在表面层(ceng)的包围在(zai)材料周围(wei)使钛(tai)镍合(he)金(jin)抑(yi)制镍(nie)的释放。使(shi)得钛镍(nie)合(he)金具(ju)有了(le)较好的(de)生物相容(rong)性(xing)。

（5）柔和(he)的矫(jiao)治力(li)。

（6）良好的减(jian)震(zhen)热(re)性(xing)。

2、 镍合(he)金(jin)的广泛应用(yong)

应(ying)用(yong)范(fan)围广(guang) ：在(zai)医学(xue)方面的(de)应用(yong) ：从钛镍(nie)合(he)金被发现(xian)可(ke)以(yi)应(ying)用(yong)于(yu)医学(xue)领(ling)域(yu)以(yi)来(lai)，已(yi)经(jing)被(bei)广(guang)泛(fan)应用于(yu)如人(ren)体仿(fang)生陪(pei)、心血(xue)管(guan)材料、骨(gu)科(ke)内(nei)植物(wu)、外(wai)科(ke)和牙(ya)科(ke)器(qi)械(xie)口等临(lin)床(chuang)使用(yong)。现简要(yao)针(zhen)对(dui)目前普遍应用(yong)于肋骨(gu)接(jie)骨板治(zhi)疗多发(fa)肋骨骨折以及(ji)最(zui)普(pu)遍应用在牙(ya)科临(lin)床(chuang)治(zhi)疗的钛(tai)镍(nie)合(he)金进(jin)行介(jie)绍(shao)。

首(shou)先(xian)是应(ying)用(yong)于(yu)肋骨接(jie)骨(gu)板治疗(liao)多发(fa)肋骨(gu)骨折(zhe)的钛(tai)镍合(he)金(jin)。

在低温下(xia)，钛镍(nie)合(he)金可以(yi)塑(su)性形(xing)变到(dao)任(ren)意形状(zhuang)，常(chang)温下可(ke)以恢(hui)复到(dao)原有(you)的记忆(yi)形(xing)状(zhuang)。即前(qian)文所(suo)介(jie)绍(shao)的形(xing)状记忆(yi)效(xiao)应(ying)。钛(tai)镍(nie)合(he)金(jin)的(de)自动握爪(zhao)能力(li)可(ke)保持骨(gu)折端稳定。因为(wei)钛(tai)镍(nie)合金(jin)可(ke)以制作(zuo)成(cheng)具有自加压作用(yong)的装置(zhi)，可使每次(ci)每个(ge)位置(zhi)用(yong)力(li)相对恒(heng)定且保(bao)持(chi)一致(zhi)，不仅可(ke)为骨折(zhe)痊(quan)愈(yu)提(ti)供动(dong)力(li)力学(xue)条件，还(hai)可(ke)避免人体(ti)运(yun)动(dong)的(de)影响(xiang)，导(dao)致(zhi)定(ding)变形松动。而针对(dui)常(chang)见(jian)的胸(xiong)部创伤—肋(le)骨骨折(zhe)，以及(ji)多(duo)发肋骨骨折（2 根及(ji)以上(shang)肋(le)骨(gu)骨折）（会造(zao)成(cheng)连(lian)枷胸(xiong)，在吸(xi)气(qi)时胸(xiong)腔(qiang)属(shu)于(yu)负压(ya)，胸壁(bi)会塌陷(xian)，而(er)在呼气时胸腔(qiang)压力(li)升(sheng)高(gao)，胸(xiong)壁(bi)行突(tu)出(chu)的状(zhuang)态(tai)。有(you)的(de)时(shi)候还(hai)会(hui)出现血(xue)液回(hui)流(liu)的症(zheng)状(zhuang)，造成(cheng)循(xun)环(huan)功(gong)能(neng)的(de)紊乱，甚至导(dao)致(zhi)休克加(jia)重 [3]。连枷(jia)胸(xiong)和胸痛和胸(xiong)廓(kuo)的稳定性破坏(huai)更严重时，会(hui)导(dao)致(zhi)呼(hu)吸功能(neng)衰竭(jie)，而咳(ke)嗽(sou)无(wu)力(li)、肺活量(liang)下(xia)降、残(can)疾量(liang)减(jian)少，都(dou)是(shi)多发肋(le)骨(gu)骨(gu)折的临(lin)床(chuang)表(biao)现(xian)。肺的顺(shun)应性(xing)下降(jiang)或者(zhe)潮(chao)气量(liang)降(jiang)低(di)，同(tong)时也会伴有呼(hu)吸困难(nan)或者低氧(yang)血(xue)症。）钛镍合金肋骨(gu)接骨板具有良(liang)好的抗扭(niu)转能(neng)力(li)，并(bing)且其生物(wu)相容(rong)性(xing)较好(hao)。将(jiang)钛(tai)镍合金和电(dian)视(shi)胸(xiong)腔(qiang)镜(jing)技术(shu)相(xiang)结(jie)合，可以确(que)定(ding)骨(gu)折数量(liang)以(yi)及(ji)其具(ju)体(ti)位置(zhi)，而(er)且在(zai)电(dian)视(shi)胸(xiong)腔镜辅助(zhu)下钛镍(nie)合(he)金(jin)肋(le)骨接(jie)骨板(ban)内固定治(zhi)疗(liao)多(duo)发肋骨骨(gu)折患(huan)者，各(ge)种(zhong)综合症(zheng)状要(yao)比(bi)之(zhi)前的(de)要轻要少(shao)，有(you)利(li)于术(shu)后恢复以(yi)及(ji)减轻术后的(de)恢(hui)复。并(bing)且可(ke)以有效(xiao)改善术(shu)后患(huan)者的(de)呼(hu)吸功能(neng) [4]。

为(wei)了矫(jiao)正牙领畸(ji)形(xing)需要在(zai)口腔内戴(dai)入牙齿矫(jiao)正器(qi)。用牙(ya)齿(chi)矫(jiao)正器(qi)对牙齿施加一定(ding)的(de)力(li)的(de)作(zuo)用(yong)，促使(shi)错位(wei)的牙(ya)齿或领(ling)骨向(xiang)正(zheng)常(chang)的(de)或(huo)者想(xiang)要(yao)的(de)方向发(fa)展(zhan)，以(yi)达(da)到牙(ya)齿整(zheng)形(xing)的目的(de)。Miura F等对镍(nie)钛推簧(huang)的研究发(fa)现(xian)镍钛推(tui)簧能在(zai)一(yi)个(ge)较(jiao)宽的(de)形变(bian)范闱内(nei)产生较(jiao)为(wei)柔(rou)和适合(he)牙(ya)齿生(sheng) 理移(yi)动的(de)矫治(zhi)力。镍(nie)钛(tai)推簧(huang)产(chan)生(sheng)的力值(zhi)与(yu)制(zhi)作弹(dan)簧(huang)的(de)弓(gong)丝(si)直(zhi)径(jing)成正比(bi)，与(yu)弹簧的圈经(jing)成(cheng)反比，所(suo)产生的合力具有(you)一(yi)定(ding)的(de)柔(rou)和性(xing) [5]。镍钛(tai)推簧(huang)和镍钛(tai)拉(la)簧(huang)结合(he)使用可以减(jian)少(shao)邻牙(ya)的(de)旋转与倾斜。镍钛推簧(huang)置(zhi)于(yu)舌侧制(zhi)作的推(tui)磨(mo)牙远移(yi)矫治器与互(hu)斥(chi)磁(ci)力(li)矫治(zhi)器推(tui)磨(mo)牙远(yuan)移的效(xiao)果进行(xing)比(bi)较．发(fa)现(xian)舌(she)侧(ce)用(yong)镍(nie)钛推簧(huang)的远(yuan)移(yi)磨牙矫(jiao)治器(qi)是(shi)治(zhi)疗(liao)上更好的(de)选择 [6]。它更(geng)有效地(di)防(fang)止(zhi) l 磨(mo)牙(ya)远(yuan)中倾斜(xie)，有效(xiao)促进(jin)了磨(mo)牙(ya)整体(ti)移(yi)动(dong)。在(zai)治(zhi)疗的过(guo)程(cheng)中(zhong)加(jia)力一(yi)次就(jiu)可(ke)以使推(tui)磨(mo)牙(ya)远(yuan)移并且有(you)持续(xu)。镍(nie)钛(tai)推簧在前(qian)牙(ya)拥(yong)挤(ji)开(kai)拓问隙排(pai)齐(qi)，以(yi)及推(tui)磨牙(ya)远(yuan)移(yi)等(deng)方面(mian)显(xian)示(shi)出(chu)其独特的(de)优越(yue)性(xing)。因而在临床(chuang)中得到(dao)了较(jiao)广(guang)泛的(de)应(ying)用(yong)。

在(zai)航天(tian)航(hang)空方(fang)面的应用 ：钛镍合金足(zu)够高的结合(he)力使(shi)其有能(neng)力(li)抵抗外界的冲击力，因(yin)此(ci)在航天(tian)航(hang)空(kong)行业有非(fei)常高(gao)的应(ying)用(yong)频(pin)率(lv)。其(qi)表面硬(ying)度为(wei)提(ti)高(gao)抗咬(yao)合(he)、抗(kang)划(hua)伤(shang)能(neng)力(li)提(ti)供(gong)了(le)强有(you)力(li)的基础，并且可(ke)以改善(shan)航(hang)空(kong)航(hang)天材料中抗切割(ge)划伤(shang)的(de)能力不高(gao)的(de)问(wen)题。即(ji)钛(tai)镍(nie)合(he)金不但具(ju)有较(jiao)好(hao)的结合力(li)，并(bing)且(qie)其表(biao)面(mian)性(xing)能很(hen)高(gao) [7]。

航空(kong)航(hang)天工业的(de)快速发(fa)展后，钛(tai)合(he)金材料(liao)在(zai)航(hang)空(kong)航天方面就开始了深(shen)入应用(yong)。道(dao)格拉(la)斯(si) DC-7 飞(fei)机(ji)是钛(tai)镍(nie)合金首(shou)次(ci)被(bei)应(ying)用在(zai)发(fa)动(dong)机舱(cang)和(he)隔(ge)热(re)板(ban)的设计(ji)中。之后的(de)首个(ge)高空高(gao)速(su)战(zhan)略侦(zhen)察机 SR-71“黑(hei)鸟(niao)”成(cheng)功起飞，它(ta)被称(cheng)为“全(quan)钛(tai)”。钛合(he)金(jin)的(de)用量是衡量(liang)飞(fei)机(ji)选(xuan)材先(xian)进程(cheng)度(du)和(he)航(hang)空工(gong)业(ye)发展水平的(de)一项(xiang)重(zhong)要(yao)指(zhi)标(biao)，与(yu)飞(fei)机(ji)作(zuo)战能力密(mi)切(qie)相关。

3 、与高(gao)分子材(cai)料(liao)结合应(ying)用(yong)的(de)未(wei)来展望(wang)

高(gao)分(fen)子材(cai)料也称(cheng)为聚(ju)合(he)物(wu)材料，是(shi)由(you)高(gao)分子(zi)化合物(wu)和其(qi)他(ta)添加(jia)剂所(suo)构成的(de)材料，其中高分子材料(liao)为(wei)基体。目前已普遍应(ying)用(yong)于建(jian)筑、交(jiao)通(tong)运(yun)输(shu)、农(nong)业、电气(qi)电子(zi)工(gong)业(ye)等(deng)国(guo)民(min)经(jing)济主要领域(yu)和人(ren)们(men)日常(chang)生(sheng)活中(zhong)，比如高(gao)分(fen)子(zi)聚(ju)合(he)材料苯乙烯(xi)、聚丙(bing)烯(xi)等热塑(su)性(xing)树脂(zhi)，是目前(qian)国防、尖端(duan)行业(ye)不(bu)可(ke)缺少(shao)的(de)材料(liao)。因此(ci)若能(neng)将钛(tai)镍(nie)合(he)金和(he)高(gao)分(fen)子材(cai)料有(you)效(xiao)的(de)结合(he)起(qi)来有助(zhu)于性能(neng)的提高(gao)与优化(hua)。

目(mu)前(qian)已知将两者(zhe)有效(xiao)的结合方(fang)法是(shi)使(shi)用连(lian)接(jie)技(ji)术使两者(zhe)有效(xiao)结(jie)合。而激光(guang)焊接是一种可行的更(geng)佳的(de)塑料焊(han)接方法。目(mu)前可(ke)以实(shi)现聚(ju)丙烯的(de)激(ji)光(guang)焊(han)接，并(bing)且其优化(hua)结(jie)果接近(jin)母(mu)材(cai)色度，焊(han)缝没有卷(juan)边(bian)和(he)气孔(kong)，其(qi)焊缝拉(la)伸(shen)强(qiang)度可(ke)以(yi)达到 21MPa，为(wei)母(mu)材强度的89％ [8]。所(suo)以将高分子(zi)材料与合金材(cai)料结合应(ying)用是值(zhi)得我们(men)研(yan)究(jiu)的一(yi)个(ge)方(fang)向(xiang)。

参考文(wen)献(xian)

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相(xiang)关(guan)链(lian)接(jie)