Rozdiel medzi nikel-titánovými tyčami a titánovými tyčami

Nikel-titániové prúty (zvyčajne odkazujúce na prúty zliatiny niklu-titán, menovite nitinolové tyče) a titánové tyče (zvyčajne odkazujúce na čistého titánového alebo titánového zliatin) sú dva úplne odlišné materiály, hoci obidve obsahujú titán.

Nikel-titánový prút

titánový bar

Majú významné rozdiely v zložení, vlastnostiach a oblastiach aplikácií:
Tu sú hlavné rozdiely medzi nimi:
Komponent:
Titanium Rod: Hlavnou zložkou je titán. Môže to byť:
Priemyselný čistý titán: ako GR1, GR2, GR4 atď., Obsahuje malé množstvo nečistôt (ako je kyslík, železo, uhlík, dusík atď.).
Titánové zliatinové tyče: ako napríklad TI-6AL-4V (GR5), TI-6AL-7NB atď. Sú založené na titáne a obsahujú zliatinové prvky, ako je hliník, vanadium, molybdén, zirkónia a niobium na zlepšenie ich vlastností (sila, odolnosť proti korózii, vysoký temperačný výkon atď.).
Nikel-titániová tyč: Je to typ zliatiny niklu-titánu, ktorá sa bežne označuje ako zliatina nitinolu alebo tvarovej pamäte. Jeho kľúčovými zložkami sú nikel a titán s pomerom približne 1: 1 (atómový pomer). Najbežnejšou zložením je asi 55% niklu a asi 45% titánu (podľa hmotnosti). Je to intermetalická zlúčenina a jej výkon je vysoko závislý od presného chemického zloženia a procesu tepelného spracovania.
Hlavný výkon:
Titanium Rod:
Vysoký pomer pevnosti k hmotnosti: špecifická sila (sila/hustota) je extrémne vysoká.
Vynikajúca odolnosť proti korózii: Obzvlášť rezistentná na chloridové prostredie (ako je morská voda, telesné tekutiny).
Dobrá biokompatibilita: čistý titán a určité zliatiny titánu (ako je TI-6AL-4V Eli, Ti-6AL-7NB) sa široko používajú v ľudských implantátoch.
Stredný modul elasticity: nižší ako modul ocele a vyšší ako modul hliníka.
Nemagnetické.
Žiadna tvarová pamäť alebo superelastické vlastnosti.
Nikel-titániový prút:
Efekt pamäte tvaru: Pri špecifickej teplote, keď sa deformovaný materiál zahrieva nad teplotu transformácie austenitu, sa môže vrátiť do pôvodného tvaru.
Sperelasticita: V austenitickom stave (zvyčajne nad telesnou teplotou) sa materiál môže úplne vrátiť k svojmu pôvodnému tvaru po tom, čo zažije obrovský obnoviteľný kmeň (až 8% alebo viac) a krivka napätia a deformácie vykazuje zreteľnú hysteréznu slučku. Regentibilný elastický kmeň bežných kovov je zvyčajne menší ako 1%.
Vynikajúci tlmiaci výkon: schopný absorbovať vibračnú energiu.
Dobrá biokompatibilita: Po vhodnom spracovaní a modifikácii povrchu sa nitinol tiež široko používa v lekárskej oblasti.
Odolnosť proti korózii: Dobrý, ale zvyčajne nie taký dobrý ako čistý titán alebo určité zliatiny titánu (napríklad GR2, GR7).
Citlivé na teplotu: Teplota fázového prechodu je kľúčovým parametrom výkonu, ktorý je možné presne regulovať pomocou úpravy komponentov a tepelného spracovania (zvyčajne v rozsahu -100 stupňa až do +100 a pre lekárske aplikácie sa často nastavuje blízko telesnej teploty).
Transformácia mikroštruktúry a fázy:
Titaniová tyč: Mikroštruktúra pozostáva hlavne z fázy, fázy alebo + fázy (v závislosti od zliatiny a tepelného spracovania) a je stabilná pri normálnych prevádzkových teplotách, bez transformácie tepelnej pružnosti martenzitickej fázy.
Nikel-titániový prút: Jej základná charakteristika vychádza z tepelnej elastickej martenzitickej fázy transformácie:
Austenitická fáza: vysokoteplotná fáza s kubickou kryštálovou štruktúrou, ktorá obsahuje vysokú pevnosť a dobrú tuhosť.
Martenzitná fáza: Fáza s nízkou teplotou s monoklinickou kryštálovou štruktúrou, ktorá je relatívne mäkká a ľahko deformovateľná.
V rámci špecifického teplotného rozsahu sa materiál môže reverzibilne transformovať medzi austenitom a martenzitom, ktorý tvorí fyzický základ pre efekt tvarovej pamäte a superrelasticitu.
Polia aplikácie:
Titanium Rod:
Aerospace: Konštrukčné komponenty lietadiel, časti motora.
Chemické/pobrežné inžinierstvo: Potrubia odolné voči korózii, ventily, čerpadlá, výmenníky tepla, komponenty lodí.
Medicína: umelé kĺby (bedrový kĺb, kolenný kĺb), kostné dosky, skrutky, zubné implantáty, chirurgické nástroje.
Športové vybavenie: Hlavy golfového klubu, rámy na bicykli, turistické vybavenie.
Všeobecný priemysel: Komponenty, ktoré si vyžadujú vysokú pevnosť, ľahkú hmotnosť alebo odolnosť proti korózii.
Nikel-titániová tyč: (hlavná aplikácia využíva svoje MSP alebo SE)
Medicína: Najdôležitejšia oblasť aplikácií! Vodiace vodiče, katétre, stenty (pre krvné cievy, pažerák, žlčové kanáliky atď.), Orthopedické vnútorné fixačné zariadenia (využívajúce elastický konštantný tlak), ortodontické oblúkové drôty (využívajúc elastickú gentlestovú kontinuálnu silu), kariéry srdca, chirurgické sity.
Aerospace: Spojky (využívajúce SME na samonosné zaostrenie), ovládače, tlmiče nárazov.
Robotika/automatizácia: ovládače (využívajúce SME alebo SE na dosiahnutie miniaturizovaného pohybu).
Spotrebná elektronika: Rámy okuliarov (využívajúce anti-deformačné schopnosti SE), antény mobilných telefónov (počiatočná fáza).
Energia: Nástroje na diaľnici v ropnom a plynárenskom sektore.
Spracovanie a náklady:
Titaniové tyče: Technológia spracovania je relatívne zrelá, ale je ťažšia ako technológia ocele a hliníka (je náchylné na tvrdenie, spôsobuje lepenie nástrojov a má zlú vodivosť tepla). Cena je vyššia, ale je nižšia ako náklady Nitinol.
Nikel-titániové prúty: Spracovanie je mimoriadne ťažké. Majú vysoký bod topenia, zlú tepelnú vodivosť, závažné tvrdenie práce, sú citlivé na vstup tepla (ovplyvňujúca teplotu fázovej transformácie) a samotný materiál je drahý (nikel aj titán sú vzácne kovy a požiadavky na kontrolu taviarne sú mimoriadne vysoké). Vyžadujú sa špeciálne taviace, techniky tepelného mechanického spracovania a spracovania (ako je rezanie laserom, obrábanie elektrického výboja, presné brúsenie). Náklady sú oveľa vyššie ako náklady na bežné zliatiny titánu.