Фактори утицаја и методе побољшања супереластичности легуре титанијума

Максимална деформација опоравка (εр) легуре Ти-Ни може да достигне 8.0%, показујући одличан ефекат меморије облика и супереластичност, и широко се користи као коштане плоче, васкуларне скеле и ортодонтски оквири. Међутим, када се легура Ти-Ни имплантира у људско тело, она може ослободити Ни+ који је сензибилизирајући и канцероген, што доводи до озбиљних здравствених проблема. легура титанијума има добру биокомпатибилност, отпорност на корозију и низак модул еластичности, и може добити бољу чврстоћу и пластичност након разумне топлотне обраде, то је врста металног материјала који се може користити за замену тврдог ткива. Истовремено, у неким легурама титанијума постоји реверзибилна термоеластична мартензитна трансформација, која показује одређене супереластичне и ефекте меморије облика, што додатно проширује њену примену у биомедицинској области. Развој легуре титанијума која се састоји од нетоксичних елемената и има високу еластичност је последњих година постала жариште истраживања медицинске легуре титанијума.
Тренутно су развијене многе легуре титанијума са супереластичности и ефектима меморије облика на собној температури, као што су Ти-Мо, Ти-Та, Ти-Зр и Ти-Нб легуре. Међутим, супереластични опоравак ових легура је мали, као што је максимални εр Ти-(26, 27)Нб (26 и 27 су атомске фракције, ако нису посебно означене, компоненте легуре титанијума укључене у овај рад су атомске фракције) је само 3.0%, много нижа од легуре Ти-Ни. Како даље побољшати супереластичност легуре титанијума је хитан проблем који треба решити. У овом раду анализирају се фактори који утичу на супереластичност легуре титанијума и систематски сумирају методе за побољшање супереластичности.
Супереластичност 1.1 Реверзибилна мартензитна трансформација легура 1 титанијума изазвана стресом
Супереластичност легура титанијума је обично узрокована реверзибилном мартензитном трансформацијом изазваном напрезањем, то јест, фаза кубичне решеткасте структуре у центру тела се трансформише у „фазу ромбичне решеткасте структуре када је деформација оптерећена. Током растерећења, " фаза прелази у фазу и сој се опоравља. У супереластичној легури титанијума, фаза кубичне структуре усредсређене на тело назива се „аустенит“, а фаза ромбичне структуре назива се „мартензит“. Почетна температура мартензитног фазног прелаза, крајња температура мартензитног фазног прелаза, почетна температура фазног прелаза аустенита и крајња температура фазног прелаза аустенита се изражавају са Мс, Мф, Ас и Аф, а Аф је обично неколико келвина до десетина Келвина већи од М. Процес оптерећења и растерећења легуре титанијума са мартензитном трансформацијом изазваном напрезањем приказан је на слици 1. Прво долази до еластичне деформације фазе, која прелази у „фазу у виду смицања када оптерећење достигне критични напон (σСИМ) потребан да се изазове мартензитни фазни прелаз. Како оптерећење расте, мартензитни фазни прелаз ( → ") се наставља све док се не достигне напон потребан за крај (или крај) мартензитног фазног прелаза, а затим долази до еластичне деформације "фазе. Када се оптерећење даље повећа изнад критичног напрезања потребног за фазно клизање (σЦСС), долази до пластичне деформације фазе. Током растерећења, поред еластичног опоравка „фазе и фазе“, → фазни прелаз такође изазива опоравак деформације. Супереластичан или ефекат меморије облика легуре зависи од односа између температуре фазног прелаза и температуре испитивања. Када је Аф нешто нижа од температуре испитивања, фаза изазвана напрезањем током оптерећења пролази кроз → фазни прелаз током растерећења, а деформација која одговара фазном прелазу изазваном напрезањем може се потпуно опоравити, а легура показује супереластичност. Када је температура испитивања између Ас и Аф, део фазе се трансформише у фазу током растерећења, а деформација која одговара фазном прелазу изазваном напрезањем се обнавља, а легура показује извесну супереластичност. Ако се легура даље загрева изнад Аф, преостала "фаза се трансформише у фазу, деформација фазног прелаза се потпуно обнавља, а легура показује одређени ефекат памћења облика. Када је температура испитивања нижа од Ас, мартензитна трансформација изазвана стресом деформација се не опоравља аутоматски на испитној температури и легура нема супереластичност.Међутим, када се легура загреје изнад Аф, деформација промене фазе се потпуно обнавља и легура показује ефекат меморије облика.