Nitinol

  • Nitinol棒
  • Nitinolスプリングワイヤー

製品詳細

ニチノールは、形状記憶（形状記憶挙動）と超弾性（超弾性挙動）という 2 つのユニークな特性を兼ね備えています。

形状記憶

形状記憶合金（SMA）が複雑な菱形結晶構造から単純な立方体構造に変化すると、形状回復の記憶が生成されることが知られています。また、記憶合金が元の形状を復元すると、大きな力が生成されます。ニチノール合金は 60kg/mm の力を生成することができ、これは以前の形状変化の力よりもはるかに大きいです。通常は 10 倍の大きさになります。つまり、出力されるエネルギーは入力エネルギーよりもはるかに大きいということです。


形状記憶合金の用途

  • 形状記憶合金は、パイプラインの結合と自動化制御にすでに使用されています。形状記憶合金で作られたケーシングは、溶接の代わりに使用できます。この方法は、低温で内管を約 4% 膨張させ、加熱後にケーシングを元の形状に収縮させて、密着した接合部を形成するというものです。米海兵隊の航空機は、油圧システムに 10 万個のケーシングを使用していますが、長年にわたりオイル漏れや破損の問題は発生していません。船舶や潜水艦の油田の管が損傷した場合、形状記憶合金部品で簡単に修理できます。不便な位置では、形状記憶合金を使用してダボを作成し、穴に入れて加熱すると、端が分割されて曲線になり、片側アセンブリ部品を形成できます。

  • 記憶合金は、一定温度での熱機械制御および自動制御に特に適しています。当社は、日中に窓を開け、夜間に温度が下がると窓を閉めることができる自動アームを開発しました。記憶合金熱エンジンの設計プロジェクトにもさまざまな種類があります。それらはすべて、温度差の低い 2 つの伝送媒体間で使用できます。これは、工業用冷却水、原子炉の廃熱、海洋温度差、太陽エネルギーを利用する新しい方法になる可能性があります。普遍的な問題は、わずか 4% ～ 6% の低い効率であり、改善が必要です。

  • 記憶合金の医療分野への応用も非常に注目されています。骨折した骨を結合する骨板などは、骨折した2つの骨を固定するだけでなく、回復中に圧縮力を発生させて骨折した骨を結合させます。歯列矯正用のワイヤー、脳動脈瘤や精管に使用する長いクリップ、マニピュレーションによる修復用の支持板はすべて、人体に植え込まれた後、人体の体温によって加熱されます。血栓フィルターも形状記憶合金の新製品です。まっすぐなフィルターは、静脈に植え込まれた後、ゆっくりと網状になります。これにより、心臓と肺に流れる95％の血液の沈殿を止められます。3Dプリントとしても使用できます。

  • 人工心臓はより複雑です。形状記憶合金で作られた筋繊維と伸縮性フィルムの心室が連携して心室の収縮を模倣します。これでポンプは水を送出できるようになります。

  • 記憶合金は寿命のある合金であるため、記憶合金が特定の温度で再形成できるという利点を利用して、さまざまな種類の自動制御装置を設計できます。記憶合金の用途はますます広がっています。

超弾性

超弾性とは、試験サンプルが弾性限界よりもはるかに大きなひずみを生成したが、荷重を解除すると自然に回復できることを意味します。つまり、親相の下では、外部応力によってマルテンサイト相変態が発生します。そのため、合金は他の通常の材料とは異なる機械的挙動を示すように見えます。その弾性限界は通常の材料をはるかに超えており、フックの法則に従いません。形状記憶特性と比較すると、超弾性は熱に関係しません。全体として、超弾性とは、特定の変形範囲における応力がひずみの増加とともに増加することを意味します。これは線形超弾性と非線形超弾性に分けられます。前者の応力 - ひずみ曲線は線形関係に近くなります。非線形超弾性とは、上記の温度間隔の負荷および除荷の過程で応力誘起マルテンサイト相転移および逆相変化の結果が得られることを意味します。そのため、非線形超弾性は変態擬似弾性とも呼ばれます。ニチノールの変態擬似弾性は約 8% に達することがあります。ニチノールの超弾性は、熱処理条件に応じて変化します。アーチワイヤーが 400℃ 以上に加熱されると、超弾性は低下し始めます。

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