1、引言
鎳鈦合金是一種形狀記憶合金，在奧氏體狀態(tài)下具有超彈性特性，具有良好的機械性能，優(yōu)良的耐腐蝕性及生物相容性，在工業(yè)自動化控制，醫(yī)療器械等領域有極其重要的應用。傳統(tǒng)超彈性狀態(tài)的鎳鈦合金通過時效熱處理工藝進行制備，拉伸測試時可獲得“旗幟”狀態(tài)的應力應變曲線。在介入醫(yī)療器械領域，因為剛性不足，鎳鈦合金導絲在使用過程中存在對器械支持力不足的問題，限制了鎳鈦合金在介入醫(yī)療器械領域更進一步的廣泛應用。近年來發(fā)展出一種區(qū)別于傳統(tǒng)制備方法的線性超彈性合金。本文對線性超彈鎳鈦合金和傳統(tǒng)超彈鎳鈦合金的性能差異作一綜述。
2、鎳鈦合金試樣的制備方法
2.1鎳鈦合金的冶煉
鎳鈦合金的相變溫度對鎳含量的變化十分敏感，1%的鎳含量變化能夠引起相變溫度發(fā)生100℃的變化[1]，本實驗選用合金成分為Ni50.9at%-Ti的鎳鈦合金配比，經真空感應熔煉成合金鑄錠。
2.2鎳鈦合金的熱加工
鎳鈦合金具有良好的高溫延展性，當溫度超過400℃以后，拉伸強度下降，與此相反，延伸率迅速增加[2]。但當材料加工溫度高于900℃時，合金表面將劇烈氧化，產生NiTi-Ti4Ni3低熔點混合物相，該相是間隙氧污染物質，具有脆化合金的作用[3]。因此，熱加工會在800℃左右溫度條件下進行，直至線材外徑0.62mm。
2.3鎳鈦合金的冷加工
由于鎳鈦合金具有很高的加工硬化率，需采用合適的道次變形量和變形速度[4]。因此，在潤滑液作用下，使用碳化鎢材質拉絲模，將絲材從0.62mm依次拉拔至0.57-0.52-0.48mm，具體工藝參數見表1。
2.4超彈性處理
經冶煉，冷熱加工等工序處理，可獲得化學成分為Ni50.9at%-Ti，直徑0.48mm的冷拉拔態(tài)線材。一組樣品使用傳統(tǒng)熱處理工藝（500℃×5min）進行時效處理，即傳統(tǒng)超彈性鎳鈦合金線材；另一組樣品使用線性超彈性處理工藝進行加工，即線性超彈性鎳鈦合金絲材。
3、線性超彈性和傳統(tǒng)超彈性鎳鈦合金對比測試
3.1三點彎曲測試
本實驗使用美特斯CMT6104型拉伸機進行測試，在壓縮模式下，按照GB/T232金屬材料彎曲實驗方法進行測試，測試條件如下：環(huán)境溫度24℃，濕度55%，試樣跨距25mm，施力滾柱直徑10mm，支承滾珠直徑5mm。
圖1為傳統(tǒng)超彈性絲材(a)和線性超彈性絲材(b)的三點彎曲測試位移力值曲線，表2則為對應的三點彎曲測試結果，從表2可見，在三點彎曲條件下，線性超彈性比傳統(tǒng)超彈性的彎曲彈性模量值低32.2%，這一特性會讓線性超彈性線材有更優(yōu)異的柔韌性。在介入醫(yī)療器械導絲應用領域，低模量，高柔韌性可以使得導絲有更佳的通過病變的能力，即導絲會有更好的推送性[5]。同時，該特性也表明，線性鎳鈦合金線材有更優(yōu)異的柔順性，可以降低導絲與血管或腔道的接觸力，減輕導絲在通過時對組織產生的損傷。
3.2拉伸測試
本實驗使用美特斯CMT6104型拉伸機進行測試，按照ASTMF2516超彈性鎳鈦合金標準拉伸測試方法進行測試，測試條件如下：環(huán)境溫度24℃，濕度55%，試樣標距500mm，第一循環(huán)周期加載/卸載速率為20mm/min，第二循環(huán)周期加載速率200mm/min。
圖2為傳統(tǒng)超彈性絲材(a)和線性超彈性絲材(b)的拉伸測試曲線，表3則為對應的拉伸測試結果，從圖2及表3可見，在拉伸模式下，該組對比樣品在測試進入“屈服”階段后，線性超彈性絲材有更高的加載及卸載平臺應力，在特征位置3%應變處，上平臺應力提高18.8%，下平臺應力更是提高了233.8%。該數據表明，在進入大應變區(qū)（應變大于2%）之后，線性超彈性合金有更高的強度，絲材的支持力會更強。在介入醫(yī)療器械導絲應用領域，高應變條件下，更高的剛性支持力可以使得導絲可以協(xié)助器械通過病變的能力得到提高[5]。
4、結語
從上述三點彎曲測試及拉伸測試可知，線性超彈性鎳鈦合金相對于傳統(tǒng)鎳鈦合金有更優(yōu)異的推送性，柔順性，及支撐力。在導絲應用領域，該特性可以幫助鎳鈦合金可以更容易的通過復雜的血管或腔道，進入病變區(qū)，并且能給器械的輸送提供更高的支持力，幫助器械到達病變區(qū)。
相對于傳統(tǒng)的鎳鈦合金，線性超彈性合金在介入醫(yī)療器械導絲應用領域有著極為廣闊的前景。
【參考文獻】
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