نیتینول یک آلیاژ حافظه دار است که یک آلیاژ ویژه است که می تواند به طور خودکار تغییر شکل پلاستیک خود را در دمای مشخصی به شکل اولیه خود بازگرداند. میزان کشش آن بالای 20 درصد است، عمر خستگی به 10*1 تا توان 7 می رسد، ویژگی های میرایی 10 برابر بیشتر از فنرهای معمولی است و مقاومت در برابر خوردگی آن بهتر از بهترین فولاد ضد زنگ پزشکی در حال حاضر است، بنابراین می تواند مهندسی های مختلف را برآورده کند. و این یک ماده کاربردی بسیار عالی برای نیازهای کاربردی پزشکی است.
آلیاژهای حافظه دار علاوه بر عملکرد منحصر به فرد حافظه شکل، ویژگی های عالی مانند مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، میرایی بالا و فوق الاستیسیته نیز دارند.
عملکرد و ویژگی های بخش:
）انتقال فاز و عملکرد نیتینول
همانطور که از نام آن پیداست، نیتینول یک آلیاژ دوتایی است که از نیکل و تیتانیوم تشکیل شده است. با توجه به تغییر دما و فشار مکانیکی، دو فاز ساختار کریستالی متفاوت وجود دارد، فاز آستنیت و فاز مارتنزیت. توالی تبدیل فاز آلیاژ نیکل-تیتانیوم در طول خنک شدن فاز مادر (فاز آستنیت) - فاز R- فاز مارتنزیت است. فاز R یک لوزی است و آستنیت زمانی مکعب است که دما بالاتر باشد (بیشتر از همان: یعنی دمایی که آستنیت در آن شروع می شود)، یا زمانی که بار برداشته می شود (غیرفعال شدن توسط نیروی خارجی). شکل نسبتاً پایدار است. فاز مارتنزیت حالتی است که در آن دما نسبتاً پایین است (کمتر از Mf: دمایی که مارتنزیت در آن به پایان می رسد) یا بارگیری می شود (با نیروی خارجی فعال می شود)، شش ضلعی، انعطاف پذیر، قابل تکرار، کمتر پایدار، و راحت تر از شکل خارج می شود.
2. ）خواص ویژه نیتینول
01. حافظه شکل حافظه به این معنی است که وقتی فاز اصلی یک شکل خاص از بالای دمای Af به زیر دمای Mf سرد می شود تا مارتنزیت تشکیل شود، مارتنزیت در دمای کمتر از Mf تغییر شکل داده و تا دمای زیر دمای Af گرم می شود. با انتقال فاز معکوس، ماده به طور خودکار شکل خود را در فاز اصلی بازیابی می کند. در واقع، اثر حافظه شکل یک فرآیند تبدیل فاز ناشی از گرما از آلیاژ نیکل تیتانیوم است.
02. فوق الاستیسیته اصطلاح فوق الاستیسیته به پدیده ای اشاره دارد که نمونه تحت تأثیر نیروی خارجی کرنشی بسیار بزرگتر از کرنش حد الاستیک ایجاد می کند و کرنش می تواند به طور خودکار هنگام تخلیه بارگیری شود. یعنی در حالت فاز مادر، در اثر اعمال تنش خارجی، تبدیل مارتنزیتی ناشی از تنش رخ می دهد، به طوری که آلیاژ رفتار مکانیکی متفاوتی با مواد معمولی از خود نشان می دهد و حد الاستیک آن به مراتب بیشتر از آن است. از مواد معمولی، و دیگر از قانون هو گرام تبعیت نمی کند. بر خلاف خواص حافظه شکل، فوق الاستیسیته هیچ دخالت حرارتی ندارد. در مجموع، هایپرالاستیسیته به این معناست که تنش با افزایش کرنش در محدوده تغییر شکل مشخصی افزایش نمییابد و ابرالاستیسیته را میتوان به دو دستهی بیشارتجاعی خطی و بیشارتجاعی غیرخطی تقسیم کرد. در منحنی تنش-کرنش سابق، رابطه بین تنش و کرنش نزدیک به خطی است. هایپرالاستیسیته غیرخطی به نتیجه تبدیل مارتنزیتی ناشی از تنش و تبدیل معکوس آن در حین بارگیری و تخلیه در محدوده دمایی معینی بالاتر از Af اطلاق می شود، بنابراین ابرالاستیسیته غیرخطی را شبه الاستیسیته گذار فاز نیز می نامند. تغییر فاز شبه الاستیسیته آلیاژ نیکل تیتانیوم می تواند به حدود 8 درصد برسد. سوپرالاستیسیته نیتینول با تغییر شرایط عملیات حرارتی قابل تغییر است. هنگامی که سیم کمانی بالای 400 درجه سانتیگراد گرم می شود، فوق الاستیسیته شروع به کاهش می کند.
03.) حساسیت به تغییرات دما در حفره دهان: نیروی ارتودنسی سیم فولادی ضد زنگ و سیم ارتودنسی آلیاژ CoCr اساساً تحت تأثیر دمای حفره دهان قرار نمی گیرد. نیروی ارتودنسی سیم ارتودنسی سوپرالاستیک آلیاژ نیکل تیتانیوم با تغییر دمای دهان تغییر می کند. زمانی که مقدار تغییر شکل ثابت باشد. با افزایش دما، نیروی اصلاح افزایش می یابد. از یک طرف می تواند حرکت دندان ها را تسریع کند، زیرا تغییر دما در حفره دهان باعث تحریک جریان خون در قسمت راکد جریان خون ناشی از رکود مویرگی ناشی از دستگاه ارتودنسی می شود، به طوری که ترمیم می شود. سلول ها می توانند در طول حرکت دندان ها به طور کامل تغذیه شوند، حیات و عملکرد طبیعی آن را حفظ کنند. از سوی دیگر، ارتودنتیست ها نمی توانند به طور دقیق نیروی اصلاحی موجود در محیط دهان را کنترل یا اندازه گیری کنند.
04.）مقاومت در برابر خوردگی: مطالعات نشان داده است که مقاومت به خوردگی سیم نیکل-تیتانیوم مشابه سیم فولاد ضد زنگ است.
05.) ضد سمیت: آلیاژ حافظه دار شکل نیتینول دارای ترکیب شیمیایی خاصی است، یعنی یک آلیاژ اتمی مانند نیکل و تیتانیوم است که حاوی حدود 50 درصد نیکل است و نیکل به داشتن اثرات سرطان زا و سرطان زا معروف است. به طور کلی، اکسیداسیون لایه سطحی تیتانیوم به عنوان یک مانع عمل می کند و باعث می شود آلیاژهای Ni-Ti زیست سازگاری خوبی داشته باشند. TiXOy و TixNiOy در لایه سطحی می توانند از انتشار نیکل جلوگیری کنند.
06.) نیروی ارتودنسی نرم: در حال حاضر، سیم های فلزی ارتودنسی که به صورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرند شامل سیم فولاد ضد زنگ آستنیتی، سیم آلیاژی کبالت-کروم-نیکل، سیم آلیاژ نیکل-کروم، سیم آلیاژ استرالیا، سیم آلیاژ طلا و سیم آلیاژ تیتانیوم بتا می باشد. منحنیهای بار-جابجایی برای این سیمهای ارتودنسی تحت شرایط تست کششی و تست خمشی سه نقطهای. فلات منحنی تخلیه آلیاژ نیکل-تیتانیوم پایین ترین و مسطح ترین است، که نشان می دهد که می تواند بادوام ترین و نرم ترین نیروی اصلاح را ارائه دهد.
07.) ویژگی های جذب شوک خوب: هر چه ارتعاش ناشی از جویدن و دندان قروچه روی سیم قوس بیشتر باشد، آسیب بیشتری به ریشه و بافت پریودنتال وارد می شود. با توجه به نتایج آزمایشهای مختلف تضعیف سیم قوسی، مشخص شد که دامنه ارتعاش سیم فولادی ضد زنگ بزرگتر از سیم نیکل-تیتانیوم فوق الاستیک است و دامنه ارتعاش اولیه سیم کمانی نیکل-تیتانیوم فوق الاستیک فقط نیمی از که از سیم فولادی ضد زنگ. سلامت دندان ها بسیار مهم است و سیم های قوس سنتی مانند فولاد ضد زنگ تمایل به تشدید جذب ریشه دارند.
