Pjanċa tal-Liga tal-Memorja NiTi

Applikazzjonijiet mediċi ta 'suċċess ta' ligi NiTi jiddependu fuq kontroll strett tal-proċess kollu tal-manifattura, peress li d-difetti jistgħu jiġu trasferiti għall-prodott finali. Hemm diversi standards fis-seħħ f'dan ir-rigward, inkluż ASTM F2063, li mhux biss jillimita l-kontenut ta 'ossiġnu u nitroġenu fil-ligi tan-nikil-titanju ta' grad mediku għal 500 parti għal kull miljun (ppm), iżda wkoll nikil użat fil-produzzjoni ta 'mediċi- tagħmir tal-grad. Id-daqs massimu tal-inklużjonijiet fit-tidwib tal-liga tat-titanju huwa limitat għal 39 μm. Din it-taqsima se tħares lejn il-passi u l-metodi differenti tal-manifattura ta 'Nitinol, tenfasizza l-importanza tagħhom, il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom, u l-adegwatezza tagħhom għall-ipproċessar ta' Nitinol ta 'grad mediku.

01.Proċess tal-ikkastjar/tidwib
Minħabba l-kontenut għoli ta 'titanju tiegħu, nitinol imdewweb huwa reattiv ħafna u għandu jiġi pproċessat fil-vakwu. Il-proċessi tal-ikkastjar huma l-aktar komuni għall-manifattura ta 'ligi NiTi u jinkludu tidwib tal-induzzjoni bil-vakwu (VIM), tidwib mill-ġdid tal-ark vakwu (VAR), tidwib tar-raġġ tal-elettroni u tidwib tal-ark tal-plażma (PAM). Fost dawn l-erba 'metodi, il-ligi tan-nikil-titanju huma prinċipalment manifatturati minn VAR jew VIM multipli l-ewwel u mbagħad VAR. Din it-taqsima tiddiskuti fil-qosor dawn il-metodi, filwaqt li t-Tabella 1 tenfasizza l-vantaġġi u l-limitazzjonijiet tagħhom. Barra minn hekk, kif muri fit-Tabella 2, peress li din hija reviżjoni tal-ligi NiTi għal applikazzjonijiet ta 'grad mediku, saret ukoll analiżi tal-adegwatezza bbażata fuq is-sensittività għall-karbonju u l-ossiġnu, l-uniformità u l-kompożizzjoni kimika, peress li dawn il-fatturi jaffettwaw il-kwalità tal-liga. u għalhekk il-prestazzjoni tagħha.

Tabella 1. Vantaġġi u limitazzjonijiet ta 'metodi ta' manifattura ta 'ikkastjar/tidwib ta' Nitinol.

Tabella2. Tqabbil ta 'metodi bbażati fuq l-idoneità għall-ipproċessar ta' ligi NiTi għal applikazzjonijiet mediċi.

01.1. Tidwib bl-induzzjoni bil-vakwu (VIM)
Il-VIM jikkonsisti minn griġjol tal-grafita imdewweb li jinsab fi ħdan qoxra tal-azzar u mqabbad ma 'vakwu. Meta l-kurrenti eddy jiġu introdotti fil-griġjol tal-grafita u l-piżijiet tal-metall, huma ġġenerati forzi elettrodinamiċi li jgħinu fit-taħwid u t-taħlit tat-tidwib. VIM huwa l-aktar proċess użat għall-produzzjoni kummerċjali ta 'ligi NiTi. Meta mqabbel ma 'proċessi oħra ta' tidwib bil-vakwu, jipprovdi flessibilità akbar u kontroll aħjar tal-uniformità u l-kompożizzjoni tal-liga permezz ta 'kontroll indipendenti tal-ħin, pressjoni, temperatura u trasferiment tal-massa permezz tat-taħwid tat-tidwib. Madankollu, peress li jintużaw griġjoli tal-grafita, huma suxxettibbli għall-kontaminazzjoni tal-karbonju. Livelli tipiċi ta 'impurità tal-karbonju huma bejn 300 u 700 ppm, għalkemm b'kontroll bir-reqqa, ingotti b'livelli ta' karbonju bejn 200 u 500 ppm huma possibbli.

01.2. Tidwib mill-ġdid bl-ark bil-vakwu (VAR)
F'tidwib mill-ġdid ta 'ark vakwu, elettrodi konsumabbli jew mhux konsumabbli huma kontinwament imdewweb mill-ġdid bl-użu ta' ark f'ambjent ta 'vakwu. It-tidwib VAR jipproduċi ligi ta 'purità estremament għolja u għalhekk jistgħu jintużaw biex itejbu l-indafa u l-istruttura tal-ingotti VIM. Madankollu, l-ingott kollu ma jiġix imdewweb fl-istess ħin u jistgħu jkunu meħtieġa tidwib multipli biex tinkiseb l-uniformità mixtieqa.

01.3. Tidwib bl-Ark tal-Plażma (PAM)
Fil-proċess tat-tidwib tal-ark tal-plażma, il-metall elementali tad-dħul jitqiegħed f'kristallizzatur tar-ram imkessaħ bl-ilma u mbagħad jitwassal minn spirali taħt il-berner tal-plażma tal-argon. Dan il-metodu jelimina l-kontaminazzjoni kkawżata mill-użu ta 'griġjoli tal-forn ta' induzzjoni bil-vakwu. Għalhekk, il-liga tan-nikil-titanju prodotta minn PAM Company għandha purità ogħla u reżistenza aħjar għall-korrużjoni mill-liga tan-nikil-titanju prodotta minn VIM Company. Għandu wkoll inklużjonijiet ħafna iżgħar, kif muri fil-Figura 3. Madankollu, għandha uniformità aktar baxxa u teħtieġ torċi PAM multipli biex tikseb uniformità simili għal VIM.

Figura 3. Immaġini PAM (a) u VIM (b) SEM ta 'vireg Ni50.8Ti49.2 irrumblati bis-sħana u kompletament ittemprati. Il-vleġġa tindika l-inklużjoni tipika gr4.

01.4. Tidwib tar-raġġ tal-elettroni
F'dan il-metodu, ingott tond ippreparat f'forn ta 'induzzjoni bil-vakwu huwa mdewweb permezz ta' tisħin elettroniku b'vakwu ħafna ogħla (10^({{1}) Pa) minn VIM (10 Pa). Flimkien man-nuqqas ta 'griġjol, ir-riskju ta' aktar kontaminazzjoni tal-karbonju jiġi eliminat u l-kwalità tat-tidwib tiddependi fuq il-kwalità tal-ingott. L-EBM huwa pur ħafna b'kontenut ta' ossiġnu baxx sa 70 ppm (4-10 darbiet inqas minn VIM).

01.5. Sommarju tal-proċess tat-tidwib
Matul il-proċess tat-tidwib, għandha tingħata attenzjoni kbira biex jiġi żgurat li fatturi bħal inklużjonijiet u kontenut għoli ta 'karbonju/ossiġnu li jistgħu jaffettwaw b'mod negattiv il-liga jiġu minimizzati. Pereżempju, studji sabu li l-preżenza ta 'inklużjonijiet mhux biss taffettwa b'mod negattiv il-prodott finali iżda tista' wkoll taffettwa l-proċess tal-magni. Pereżempju, studji wrew li l-inklużjonijiet jistgħu jwasslu għal ħajja ta 'għodda iqsar meta ddawwar il-ligi NiTi meta mqabbla ma' ligi mingħajr inklużjoni. Huwa magħruf sew li inklużjonijiet mhux metalliċi bħal karburi (TiC) u ossidi intermetalliċi (Ti4Ni2Ox) jistgħu jikkawżaw fallimenti ta 'għeja meta jidħlu fl-apparat mediku ta' liga NiTi matul il-proċess tat-tidwib. L-inklużjonijiet jaffettwaw ukoll is-suxxettibilità tal-ligi NiTi electropolished għall-korrużjoni tal-pitting, bid-daqs tal-inklużjonijiet ikollu impatt akbar min-numru ta 'inklużjonijiet.

02.Proċess tal-metallurġija tat-trab (PM)
Il-proċessi tal-metallurġija tat-trab jinkludu proċessi tradizzjonali tal-metallurġija u proċessi tal-manifattura addittiva (AM). Proċessi tradizzjonali tal-metallurġija tat-trab jinkludu s-sinterizzazzjoni konvenzjonali (CS), l-ippressar iżostatiku sħun (HIS), is-sinterizzazzjoni tal-plażma spark (SPS), l-iffurmar tal-injezzjoni tal-metall (MIM) u s-sinteżi ta 'temperatura għolja awtopropaganti (SHS). Min-naħa l-oħra, il-proċessi PM tal-manifattura addittiva jinkludu tidwib selettiv bil-lejżer (SLM), iffurmar nett b'inġinerija bil-lejżer (LENS), tidwib tar-raġġ tal-elettroni (EBM), u sinterizzazzjoni selettiva bil-lejżer (SLS). Il-vantaġġi u l-limitazzjonijiet ta 'dawn il-proċessi huma murija fit-Tabella 4.

Tabella 4. Vantaġġi u limitazzjonijiet tal-metodi tal-manifattura tal-liga NiTi tal-metallurġija tat-trab.

Għalkemm il-proċess tal-ikkastjar huwa aktar popolari biex isiru ligi tan-nikil-titanju, speċjalment għal applikazzjonijiet mediċi, il-metallurġija tat-trab uriet li għandha l-potenzjal li tirrivali jew saħansitra tegħleb l-ikkastjar f'xi oqsma, inkluż fejn ma sseħħx is-segregazzjoni. Kompożizzjonijiet ta 'liga ogħla jinkisbu f'temperaturi aktar baxxi, li jirriżultaw fi proprjetajiet fiżiċi u mekkaniċi iżotropiċi. Fil-fatt, is-solidifikazzjoni rapida (RS) assoċjata mal-metallurġija tat-trab kultant ittejjeb il-proprjetajiet fiżiċi u mekkaniċi. Dan huwa importanti ħafna għaliex għandu effett knock-on. Pereżempju, mikrostruttura uniformi u fina ttejjeb il-proprjetajiet tal-magni, filwaqt li d-duttilità pprovduta mill-metallurġija tat-trab ittejjeb il-proprjetajiet tax-xogħol kiesaħ u sħun bħal rolling, estrużjoni u forġa. B'mod ġenerali, it-titjib fil-proprjetajiet tal-materjal se jkollu impatt fuq il-ħajja fuq l-ixkaffa tal-prodott. Sabiex titjieb l-uniformità tal-liga, is-sinterizzazzjoni tat-trab tal-liga hija aktar popolari mis-sinterizzazzjoni tat-trab tal-metall mhux maħdum. Il-metallurġija tat-trab tista 'tintuża wkoll biex tikkontrolla t-temperaturi tat-tranżizzjoni tal-fażi.

Kummerċjalment, PM intuża biex jipproduċi ligi NiTi porużi. F'dan ir-rigward, metodi differenti bħal HIP, MIM u SHS jissodisfaw il-prerekwiżiti ewlenin għal impjanti NiTi porużi. Dawn ir-rekwiżiti jinkludu: porożità miftuħa u interkonnessa bejn 30% u 80%, daqs tal-pori bejn 100 μm u 600 μm, saħħa għolja (mill-inqas 100 MPa f'razza ta '2%), modulu ta' Young baxx (modulu ta 'Young qrib dak tal-għadam kanċellat (<3 GPa) or cortical bone (10-20 GPa)) and high recovery strain (more than 2% recovery after 8% loading).

Madankollu, hemm xi problemi li jfixklu l-użu sħiħ ta 'materjali tal-metallurġija tat-trab tal-liga tan-nikil-titanju ta' grad mediku. L-ewwel, il-kontroll tal-ossiġnu huwa sfida serja, peress li l-partijiet NiTi tipiċi tal-metallurġija tat-trab għandhom livelli ta 'ossiġnu għoli daqs 3000 ppm. Għalkemm jista 'jitnaqqas għal 1500 ppm b'immaniġġjar bir-reqqa, l-impatt ta' dan il-livell ta 'ossiġnu fuq id-duttilità u l-għeja għadu ta' tħassib. Barra minn hekk, minħabba l-erja tal-wiċċ esposta kbira maħluqa minn porożità għolja, il-lissija tan-nikil hija problema serja minħabba l-kapaċità tagħha li tikkawża effetti ta 'ħsara bħal allerġija taċ-ċelluli, ġenotossiċità u ċitotossiċità. Barra minn hekk, il-pori mhux biss inaqqsu r-reżistenza għall-korrużjoni ta 'NiTi, iżda jaffettwaw ukoll ir-rilaxx tan-nikil, li huwa żewġ ordnijiet ta' kobor ogħla f'NiTi poruż mhux ittrattat magħmul b'SHS milli f'NiTi solidu.

Barra minn hekk, ligi sinterizzati jipproduċu ligi b'kontenut ogħla ta' ossidu fraġli (Ti4Ni2Ox:0 < x Inqas minn jew ugwali għal 1). Fl-aħħar iżda mhux l-inqas, il-proċess ta 'densifikazzjoni ta' trab tal-liga Ni-Ti huwa diffiċli, prinċipalment minħabba d-differenza ta 'diffusività bejn nikil u titanju u r-reazzjoni li tifforma liga tan-nikil-titanju eżotermika ħafna u Ni3Ti, Ti2Ni likwidu ewtektiku Effett kapillari ikkawżat mill-preżenza.

Applikazzjonijiet mediċi ta 'suċċess ta' ligi NiTi jiddependu fuq kontroll strett tal-proċess kollu tal-manifattura, peress li d-difetti jistgħu jiġu trasferiti għall-prodott finali. Hemm diversi standards fis-seħħ f'dan ir-rigward, inkluż ASTM F2063, li mhux biss jillimita l-kontenut ta 'ossiġnu u nitroġenu fil-ligi tan-nikil-titanju ta' grad mediku għal 500 parti għal kull miljun (ppm), iżda wkoll nikil użat fil-produzzjoni ta 'mediċi- tagħmir tal-grad. Id-daqs massimu tal-inklużjonijiet fit-tidwib tal-liga tat-titanju huwa limitat għal 39 μm. Din it-taqsima se tħares lejn il-passi u l-metodi differenti tal-manifattura ta 'Nitinol, tenfasizza l-importanza tagħhom, il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom, u l-adegwatezza tagħhom għall-ipproċessar ta' Nitinol ta 'grad mediku.

It-tags Popolari: pjanċa tal-liga tal-memorja niti, iċ-Ċina manifatturi tal-pjanċa tal-liga tal-memorja niti, fornituri, fabbrika