Moskovská štátna univerzita

ich. M. V. Lomonosová

Materiálová fakulta

Téma: "Materiály s tvarovou pamäťou."

Študent V-ročníka FNM

Kareeva I.E.

Moskva 2000

Úvod ………………………………………………………… 2

Mechanizmus implementácie efektu tvarovej pamäte.......3

Oblasti použitia………………………………………………………………..7

Príprava zliatin s tvarovou pamäťou………………………..9

Degradácia…………………………………………………………………..10

Záver……………………………………………………………………….. 11

Referencie………………………………………………………………..12

Úvod.

Materiály s tvarovou pamäťou (MSM) boli objavené koncom 60. rokov tohto storočia. Za 10 rokov (koniec 70. - začiatok 80. rokov) sa vo vedeckých časopisoch objavilo množstvo správ popisujúcich rôzne možnosti ich využitia. V súčasnosti sú pre MPF definované funkčné vlastnosti: jedno- a obojsmerný pamäťový efekt, pseudo- alebo superelasticita, vysoká schopnosť tlmenia.

MPF už našli široké uplatnenie v medicíne ako dlhodobo fungujúce materiály implantované do tela. Vykazujú vysoké elastické vlastnosti, sú schopné meniť svoj tvar pri zmenách teploty a nedeformujú sa pri striedavom zaťažení. Komplexná povaha fázových premien martenzitického typu vyskytujúcich sa v zliatinách na báze niklidu titánu sa jasne prejavuje v poréznych štruktúrach. Fázové prechody v takýchto zliatinách sú charakterizované širokou hysterézou a dlhým teplotným rozsahom, v ktorom materiál vykazuje tvarovú pamäť a superelasticitu. Okrem zliatin na báze Ni-Ti existujú martenzitické premeny napríklad v systémoch ako Pt-Ti, Pt-Ga, Pt-Al.

V závislosti od teploty martenzitickej transformácie a mechanických vlastností majú zliatiny s tvarovou pamäťou širokú škálu aplikácií.

Mechanizmus implementácie efektu tvarovej pamäte.

Martenzit.

Martenzit je štruktúra kryštalických pevných látok, ktorá vzniká v dôsledku šmykovej, bezdifúznej polymorfnej premeny pri ochladzovaní. Pomenovaný po nemeckom metalurgovi Martensovi (1850 - 1914). V dôsledku deformácie mriežky počas tejto transformácie sa na povrchu kovu objaví reliéf; v objeme vznikajú vnútorné napätia a dochádza k plastickej deformácii, ktorá obmedzuje rast kryštálu. Rýchlosť rastu dosahuje 10 3 m/s a nezávisí od teploty, takže rýchlosť tvorby martenzitu zvyčajne obmedzuje nukleáciu kryštálov. Protipôsobenie vnútorných napätí posúva nukleáciu kryštálov hlboko pod bod termodynamickej rovnováhy fáz a môže zastaviť transformácie pri konštantnej teplote; preto sa množstvo vytvoreného martenzitu zvyčajne zvyšuje so zvyšujúcim sa podchladením. Keďže elastická energia musí byť minimálna, kryštály martenzitu majú formu dosiek. Vnútorné napätia sa tiež uvoľňujú plastickou deformáciou, takže kryštál obsahuje veľa dislokácií (až 10 12 cm -2), prípadne sa rozpadá na dvojčatá s hrúbkou 100 - 1000 Å. Vnútrozrnné hranice a dislokácie posilňujú martenzit. Martenzit je typickým produktom nízkoteplotných polymorfných premien v čistých kovoch (Fe, Co, Ti, Zr, Li a iné), v tuhých roztokoch na ich báze, v intermetalických zlúčeninách (CuZn, Cu 3 Al, NiTi, V 3 Si , AuCd).

Martenzitické premeny.

Intermetalické zlúčeniny Ni-Ti so zložením blízkym eutektiku sa vyznačujú prechodom z kubickej (austenitická fáza) do monoklinickej (martenzitickej) fázy pri izbovej teplote. Takéto transformácie sa zvyčajne vyskytujú v zliatinách pri vysokých napätiach, ale v dôsledku pamäťového efektu alebo superelasticity môže dôjsť k transformáciám aj pri nízkych napätiach. Austenitické zliatiny Ni-Ti vykazujú superelastické správanie pri mechanickom zaťažení a ťahu (8 %) spôsobených martenzitickou transformáciou. Po odľahčení sa martenzit stáva nestabilným a mení sa na austenit s kompenzáciou všetkých makroskopických napätí.

Martenzitická transformácia je polymorfná transformácia, pri ktorej dochádza k zmene vzájomného usporiadania atómov, ktoré tvoria kryštál, prostredníctvom ich usporiadaného pohybu a relatívne posuny susedných atómov sú malé v porovnaní s medziatómovou vzdialenosťou. Reštrukturalizácia kryštálovej mriežky v mikroregiónoch zvyčajne vedie k deformácii jej bunky a konečná fáza martenzitickej transformácie je rovnomerne deformovaná počiatočná fáza. Veľkosť deformácie je malá (~ 1-10 %), a preto je energetická bariéra, ktorá bráni rovnomernému prechodu počiatočnej fázy do konečnej fázy, malá v porovnaní s väzbovou energiou v kryštáli. Nevyhnutnou podmienkou martenzitickej premeny, ktorá sa vyvíja tvorbou a rastom oblastí stabilnejšej fázy v metastabilnej fáze, je zachovanie usporiadaného kontaktu medzi fázami. Usporiadaná štruktúra medzifázových hraníc s malou bariérou pre rovnomerný fázový prechod zabezpečuje ich nízku energiu a vysokú mobilitu. V dôsledku toho je prebytočná energia potrebná na nukleáciu kryštálov novej fázy (martenzitické kryštály) malá a pri určitej odchýlke od fázovej rovnováhy sa stáva porovnateľnou s energiou defektov prítomných v počiatočnej fáze. Nukleácia martenzitických kryštálov preto nastáva vyššou rýchlosťou a nemusí vyžadovať tepelné výkyvy. Významnú úlohu pri martenzitickej transformácii zohrávajú vnútorné napätia vznikajúce v dôsledku elastickej adaptácie kryštálových mriežok spájajúcich sa pozdĺž fázových rozhraní. Elastické napäťové polia vedú k posunutiu bodu rovnováhy interagujúcich fáz vzhľadom na polohu skutočnej termodynamickej rovnováhy pre izolované, neskreslené fázy; V súlade s tým sa teplota, pri ktorej začína martenzitická transformácia, môže výrazne líšiť od skutočnej rovnovážnej teploty. Túžba minimalizovať energiu elastického napätia určuje morfológiu, vnútornú štruktúru a relatívnu polohu kryštálov martenzitu. Nová fáza je vytvorená vo forme tenkých dosiek, orientovaných určitým spôsobom vzhľadom na kryštalografické osi. Platne spravidla nie sú jednotlivé kryštály, ale sú to balíky planparalelných domén - oblastí novej fázy, ktoré sa líšia orientáciou kryštálovej mriežky (dvojičky). Interferencia napäťových polí z rôznych domén vedie k ich čiastočnému zničeniu. Ďalšie zníženie elastických polí sa dosiahne vytvorením súborov pravidelne usporiadaných dosiek. To znamená, že v dôsledku martenzitickej transformácie vzniká polykryštalická fáza so zvláštnym hierarchickým usporiadaním (zostavy - dosky - domény) v usporiadaní štruktúrnych komponentov. Zvýšenie vnútorných napätí pri martenzitickej premene za určitých podmienok vedie k nastoleniu dvojfázovej termoelastickej rovnováhy, ktorá sa pri zmene vonkajších podmienok reverzibilne posúva: vplyvom mechanického zaťaženia alebo pri zmene teploty sa veľkosť jednotlivých kryštálov a ich zmena čísla. Martenzitické premeny sa nachádzajú v mnohých kryštalických materiáloch: čisté kovy, početné zliatiny, iónové, kovalentné a molekulárne kryštály.

Veľké vyhliadky sú reverzibilné tvarové zmeny pri martenzitickej premene (vytvorenie superelastických zliatin, ktoré po plastickej deformácii po zahriatí obnovia svoj pôvodný tvar – pamäťový efekt), ako aj súvislosť medzi martenzitickou premenou a objavením sa supravodivých vlastností v niektorých kovoch. . Martenzitické premeny tvoria základ mnohých štruktúrnych premien, vďaka ktorým sa pomocou tepelného a mechanického spracovania uskutočňuje riadená zmena vlastností kryštalických materiálov.

Vlastnosti poréznych zliatin niklu titánu.

Prítomnosť širokého teplotného rozsahu martenzitickej transformácie v poréznom niklide titánu v porovnaní s odlievaným titánom sa odráža v teplotných krivkách elektrického odporu. Ukázalo sa, že martenzitický prechod je v poréznych zliatinách neúplný a vyskytuje sa v širšom teplotnom rozsahu ako v odlievaných zliatinách. Dôležitým znakom porézneho niklidu titánu v porovnaní s neporéznou (liatou) zliatinou rovnakého zloženia je teda široký teplotný rozsah fázových premien. Je približne 250 0 C, teda výrazne presahuje rozsah (30-40 0 C) premien odlievanej zliatiny. Nárast teplotného rozsahu fázových premien je spôsobený štruktúrou porézneho niklidu titánu. Faktor veľkosti je tiež významný, pretože martenzitická transformácia v tenkých mostíkoch a masívnych oblastiach sa prejavuje odlišne. Pôsobenie týchto faktorov vedie k tomu, že fázové transformácie v poréznych materiáloch na báze niklu titánu začínajú v rôznych oblastiach pri rôznych teplotách, čím sa hysterézia rozširuje pozdĺž teplotnej osi, zodpovedajúcim spôsobom sa rozširujú teplotné rozsahy transformácií a intervaly prejavu tvarovej pamäte. efekty a superelasticita v poréznych zliatinách na báze niklidového titánu.

Obr. 1 Teplotné závislosti reverzibilného pamäťového efektu a medze klzu v poréznych (1) a liatych (2) zliatinách na báze niklidu titánu.

Obrázok 1 ukazuje efekt tvarovej pamäte v poréznych a liatych zliatinách. V poréznej zliatine sa efekt tvarovej pamäte prejavuje v širšom teplotnom rozsahu ako pri liatej zliatine a zvyšková plastická deformácia v poréznom materiáli je výraznejšia (na obr. 1) ako v odliatkovom. V odliatom niklide titánu nastáva takmer úplná (až 100 %) obnova tvaru po deformácii o 6 - 8 % a následnom zahriatí nad rozsah teplôt MT (obr. 1). So zvyšujúcim sa stupňom deformácie liateho niklu titánu vznikajú dislokačné defekty, ktoré sú na rozdiel od martenzitických premien ireverzibilné. Štádium vratnej deformácie podľa martenzitického mechanizmu je nahradené štádiom nevratnej plastickej deformácie. Už pri malom zaťažení vznikajú oblasti, v ktorých veľkosť elastickej deformácie prekračuje limit. Naproti tomu v poréznych zliatinách aj pri minimálnych deformáciách nepresahuje stupeň obnovy tvaru 85 %. Stupeň obnovy tvaru závisí od pórovitosti, distribúcie veľkosti pórov a od úrovne martenzitického šmykového napätia, t.j. spojené so zvláštnosťami deformácie poréznych telies. Analýza deformačných závislostí niklu titánu s rôznou pórovitosťou ukazuje, že medza klzu zliatiny klesá so zvyšujúcou sa pórovitosťou.

VŠEOBECNÉ INFORMÁCIE

Efekt tvarovej pamäte (SME) v kovoch, ktorého objav je právom považovaný za jeden z najvýznamnejších úspechov materiálovej vedy, sa v súčasnosti intenzívne študuje a v mnohých prípadoch úspešne aplikuje v technológii.

Vedecký záujem o tento fenomén je determinovaný túžbou pochopiť fyzikálnu podstatu a mechanizmus MSP, čo rozširuje základné chápanie nepružného správania pevných látok. Z praktického hľadiska sú tieto štúdie stimulované skutočnosťou, že MSP v kovoch už otvára široké možnosti uplatnenia v technológii, čo umožňuje vytvárať prvky a zariadenia so zásadne novými funkčnými vlastnosťami.

Donedávna sa nepružná deformácia považovala za plastickú a považovala sa za nezvratnú. K plastickej deformácii kryštálov dochádza v dôsledku pohybu defektov kryštálovej mriežky - elementárnych deformačných nosičov, ktorými sú bodové defekty a (alebo) dislokácie. Je dôležité zdôrazniť, že vo všeobecnom prípade sa umiestnenie dislokácií a (alebo) bodových defektov v nových pozíciách po pretiahnutí po odstránení záťaže môže ukázať ako stabilné, t. j. nie vhodnejšie ako pôvodné. Dôsledkom toho je takmer úplná nevratnosť nepružnej deformácie. Mechanický následný efekt pozorovaný v praxi, spojený s určitým spätným pohybom defektov po odľahčení, nepresahuje 10 –4 –10 –3 relatívnej deformácie a možno ho zanedbať.

Spolu s vyššie uvedenými mechanizmami môže byť plastická deformácia spôsobená mechanickým zdvojením kryštálu.

Výskum v posledných desaťročiach ukázal, že existuje široká trieda materiálov (zliatiny na báze niklidu titánu TiNi, mosadz a bronz zložitého zloženia atď.), v ktorých sa elementárny akt plasticity uskutočňuje vďaka reverzibilnej martenzitickej premene, elastické twinning a množstvo ďalších procesov, ktoré radikálne menia vzorce nepružnej deformácie. Najmä u týchto zliatin je možné pozorovať úplnú alebo čiastočnú reverzibilitu nepružnej deformácie, nazývanú efekt tvarovej pamäte.

Efekt tvarovej pamäte

Fenomenológiu MSP možno ilustrovať nasledovne. Vzorka sa deformuje (napríklad naťahovaním) pri nižšej teplote M d (obr. 25.5, A). Po dosiahnutí napätia sa vzorka plasticky deformuje (rez AB), a táto deformácia sa nazýva fáza(e f), pretože je spôsobená fázovými transformáciami „austenit-martenzit“ alebo „martenzit-martenzit“ alebo ich kombináciami. V niektorých prípadoch môže k fázovej plastickej deformácii dôjsť v niekoľkých stupňoch, čo je determinované viacstupňovými fázovými premenami (napríklad v Cu-Al-Ni).

Ryža. 25.5. Schéma implementácie MSP ( A) a závislosť stupňa obnovy tvaru od predbežnej deformácie ( b)

Po vyložení (oddiel slnko) vo vzorke je zachovaná fázová deformácia (e f). Keď sa vzorka zahrieva v dôsledku reverznej martenzitickej transformácie vyskytujúcej sa v teplotnom rozsahu ( A n - A j) obnoví sa fázová deformácia (oddiel SD). Toto je v skutočnosti to, čo to je efekt tvarovej pamäte.

V prípade, keď je obnovená deformácia e obnovená< e ф, в образце сохраняется некоторая остаточная деформация e ост, накапливаемая в результате инициализации необратимых каналов пластичности, например, дислокационных.

Základom zliatin s tvarovou pamäťou používaných (povolených) v medicíne je zlúčenina titánu (Ti) a niklu (Ni) - titánnikelid (v zahraničí známy ako nitinol). Nikelid titánu má dobrú pevnosť, ťažnosť, odolnosť proti korózii, takmer úplnú [biologickú] inertnosť v ľudskom tele (čo umožňuje široké použitie niklu titánu ako implantátov), ​​vysokú tlmiacu kapacitu (absorpcia vibračnej energie) a veľký efekt tvarovej pamäte - výskyt veľkej sily obnovenie pôvodného tvaru pri zmene teploty.

Nikelid titánu má oproti iným zliatinám výhodu, pretože na jeho povrchu sa vytvára ochranný oxidový film, ktorý výrazne zvyšuje stupeň jeho biologickej inertnosti a odolnosti proti korózii. Oxidový film (oxid titaničitý) sa spontánne vytvorí v atmosfére obsahujúcej kyslík v priebehu niekoľkých minút, dosahuje hrúbku 10 až 100 nm a je stabilnou keramickou zlúčeninou, na ktorú sa môžu ukladať plazmatické proteíny, organická a mineralizovaná kostná matrica. Miera prežitia poréznych štruktúr niklu a titánu je spojená s ich interakciou s tkanivami. Pokusy na zvieratách ukázali, že medzi kontaktným tkanivom a niklovo-titánovým implantátom existuje spojenie: spojivové tkanivo vrastá do pórov kovovej štruktúry, postupne ich vypĺňa a opakuje reliéf, čím zabezpečuje mechanickú fixáciu na medzifázovej hranici. So zvyšujúcim sa časom zotrvania niklu titánu v tele sa pozoruje zhutnenie tkanivových štruktúr v póroch a okolo implantátu.

Podstata efektu tvarovej pamäte zliatiny titánu a niklu spočíva v nasledujúcom. V [danom] vysokoteplotnom stave je zliatina dostatočne ťažná a môže mať požadovaný geometrický tvar. Po ochladení na určitú teplotu (Md) sa štruktúra stáva elastickou a možno ju bez výraznejšej námahy ručne deformovať do tvaru, v ktorom bude vhodné ju inštalovať. Pri zahriatí na danú teplotu - teplotu začiatku (Anv) a konca (Akv) obnovy pôvodného tvaru - má štruktúra tendenciu obnoviť svoj pôvodný tvar (a zároveň v rámci medicínskeho využitia napr. poskytuje spoľahlivú fixáciu a rovnomernú kompresiu kostných fragmentov). Efekt tvarovej pamäte teda spočíva v tom, že produkt (implantát), vyrobený zo zliatiny titánu a niklu a ochladený pod určitú teplotu, sa môže ľahko deformovať; ale keď sa výrobok zahreje v teplotnom rozsahu začiatku a konca obnovy tvaru (Anv a Akv), táto deformácia sa eliminuje a výrobok obnoví presne svoj pôvodný tvar. Je potrebné poznamenať, že nad teplotou AQ materiál vykazuje superelasticitu: výrazné nelineárne deformácie produktu, ku ktorým dochádza pri zaťažovaní, sú úplne eliminované počas vykladania. Superelastické vlastnosti produktov niklu titánu sú v mnohých ohľadoch podobné vlastnostiam biologických tkanív. Zo zliatin na báze niklidu titánu je preto možné na rozdiel od bežných konštrukčných zliatin (nehrdzavejúce ocele, zliatiny titánu a kobaltu) vytvárať štruktúry, ktoré sa budú správať „pri záťaži“ podobne ako biologické tkanivá – kosti, väzy, atď. atď.

Pre úspešné použitie kovových konštrukcií vyrobených z niklu titánu musia mať prísne regulované technické vlastnosti: teplotu (Md, Anv, Akv), deformáciu, pevnosť, ako aj vysokú spoľahlivosť. Charakteristiky deformácie zahŕňajú maximálne hodnoty, o ktoré môže byť konštrukcia natiahnutá, stlačená alebo ohnutá. Prekročenie týchto hodnôt môže viesť k neúplnej obnove pôvodného tvaru konštrukcie pri zahriatí a strate jej výkonu. Pevnostné charakteristiky zahŕňajú kompresné (rozptyľujúce) sily, ktoré konštrukcia vyvíja pri zahrievaní, a tuhosť odolnosti voči vonkajším zaťaženiam. Spoľahlivosť takýchto štruktúr sa spravidla chápe ako schopnosť nezrútiť sa alebo zmeniť ich teplotné a energetické charakteristiky pri opakovanom vystavení cyklickému zaťaženiu (najmenej 50 000 cyklov). Vzhľadom na komplexnú závislosť týchto charakteristík od presného chemického zloženia zliatiny a výrobnej technológie výrobkov sa dlho nedarilo zabezpečiť ich požadovanú úroveň. To často viedlo k ťažkostiam pri ich inštalácii počas operácie a v niektorých prípadoch k nepriaznivému výsledku. Nedodržanie teplotných charakteristík by teda mohlo viesť buď k tomu, že sa konštrukcia nevrátila do pôvodného tvaru, alebo sa vrátila veľmi rýchlo a chirurg ju nestihol správne nainštalovať. Okrem toho bolo potrebné použitie silných chladív na predbežnú deformáciu konštrukcie (kvapalný dusík, chlóretyl atď.). Nedodržanie pevnostných charakteristík tiež ohrozuje buď príliš malú kompresiu (rozptyľovanie) alebo riziko deštrukcie štruktúry a kostnej štruktúry.

V posledných rokoch sa výrazne zmenila metalurgia a technológia výroby produktov z niklu titánu. Teda na MATI-Medtech na Ruskej štátnej technologickej univerzite. K.E. Tsiolkovsky vyvinul originálnu technológiu na výrobu produktov zo zliatin na báze niklu titánu. Túto technológiu použila spoločnosť JSC KIMPF na výrobu rôznych typov implantátov so samoregulačnou kompresiou pre neurochirurgiu, traumatológiu a ortopédiu. Tieto produkty sa vyznačujú vysokou presnosťou (± GS) udržiavania teplotných charakteristík: Md = 10 °C; AQ = 27 °C; Anv = 35 °C. Silové charakteristiky závisia od účelu implantátov a udržiavajú sa s presnosťou 100 N.

Vzhľadom na to, že implantáty vyrobené z niklu titánu môžu pôsobiť na štruktúry tela špecifikovanou kompresiou alebo distrakciou, venuje sa veľké množstvo štúdií použitiu držiakov z vyššie uvedenej zliatiny v traumatológii, ortopédii a vertebrológii (viac ako 200 boli vynájdené rôzne konštrukcie implantátov vyrobených z niklu titánu na použitie v traumatológii a vertebrológii). V chirurgii chrbtice sa táto zliatina používa na liečbu (fixáciu) zlomenín tiel stavcov. Titánnikelidové implantáty možno úspešne použiť na rôzne typy medzitelových fúzií pri chirurgickej liečbe degeneratívnych lézií driekovej chrbtice. Vďaka osseointegračným vlastnostiam titánnikelid zabezpečuje vytvorenie medzitelového kostno-kovového bloku bez použitia autológnej kosti, čo zjednodušuje operáciu a znižuje jej traumatizáciu. Boli vyvinuté moderné metódy na obnovenie nosnej kapacity chrbtice pomocou superelastických materiálov, keď nie je možné použiť darcovské kostné tkanivo. Schopnosť štruktúr niklu titánu poskytovať rozptýlenie našla uplatnenie pri liečbe kyfotických, skoliotických a kyfoskoliotických deformít chrbtice. V hrudnej chirurgii sa pri korekcii pectus excavatum používa titánnikelidová nosná platnička na fixáciu sternokostálneho komplexu po torakoplastike.

Boli vyvinuté metódy chirurgickej liečby poranení ramenného pletenca, osteosyntézy zlomenín kĺbov, zlomenín tubulárnych kostí (vrátane indikácií na použitie štruktúr z porézneho niklu titánu na chirurgickú liečbu falošných kĺbov, odtlačkových a rozdrvených zlomenín sprevádzaných nedostatkom kostného tkaniva). Šetrné liečebné metódy s použitím miniatúrnych implantátov boli vyvinuté aj pri poraneniach metatarzálnych kostí a kostí rúk. V neurochirurgii sa titánikulid používa ako náhrada pooperačných defektov spodiny a/alebo klenby lebečnej (u pacientov s rakovinou), čo skracuje trvanie chirurgického zákroku, skracuje čas hojenia povrchu rany a môže výrazne znížiť počet komplikácie endoprotetiky (bez negatívneho vplyvu na okamžité a dlhodobé výsledky liečby onkologických pacientov).

Zliatiny na báze (porézneho) niklidu titánu sa používajú v maxilofaciálnej chirurgii pri zubnej protetike, rekonštrukčných operáciách a pod. (pórovo-permeabilné zubné implantáty zo zliatin na báze niklidu titánu umožňujú vytvárať spoľahlivú oporu pre fixné ortopedické štruktúry). Jednou z perspektívnych oblastí využitia implantátov je očná chirurgia. Nikelid-titánové štruktúry sa používajú na vytvorenie úplného pahýľa očnej gule po enukleácii, aby sa dosiahol uspokojivý kozmetický efekt. Zásadne novým materiálom na upevnenie vnútroočných šošoviek sú elastické prvky vyrobené z niklu titánu. Tenké implantáty možno použiť na drenáž pri liečbe rôznych foriem glaukómu. Vývoj chirurgických metód liečby odchlípení sietnice pomocou vnútroočných implantátov na báze zliatiny niklu a titánu je jednou z najperspektívnejších oblastí v tejto oblasti. Endoprotézy z niklu titánu sa používajú na stentovanie priedušnice, priedušiek a pažeráka pri stenóze rôznej etiológie, ako aj ako štádium liečby tracheoezofageálnych fistúl. Napríklad u pacientov s lokálne pokročilým karcinómom hrtana umožňuje obnova rámu hrtana po jeho resekcii protézou zo zliatiny niklu a titánu zabezpečiť funkcie dýchania a tvorby hlasu, čo zlepšuje kvalitu života pacientov a možnosť vedenia rečových rehabilitačných cvičení po operácii.

Aktuálne trendy a perspektívy využitia superelastických zliatin niklu a titánu v otorinolaryngológii predstavuje endoprotetika a rekonštrukčná protetika ucha, tympanoplastika a pod. V klinickej praxi je široko používaná kombinovaná hernioplastika s niklovo-titánovou sieťkou. Experimentálne štúdie ukázali možnosť použitia sieťových implantátov vyrobených z niklu titánu v podmienkach lokálnej bakteriálnej kontaminácie. To umožnilo ich použitie pri plastickej operácii brušnej steny pri parakolostomických herniách, herniách s ligatúrnymi fistulami a črevných fistulám. Aj v brušnej chirurgii boli vyvinuté metódy na vytváranie kompresívnych anastomóz (tvorených prístrojmi vyrobenými z niklu titánu) pri liečbe nepriechodnosti žlčových ciest, perforovaných žalúdočných vredov, resekcii žalúdka a pečene, kompresívnej hemoroidektómii atď. Kompresný implantát vyrobený z niklu titánu bol vyvinutý na použitie pri črevnej anastomóze zo strany na stranu. V praxi urológov sa na posilnenie zvierača močového mechúra používajú protézy zvierača vyrobené z niklu titánu. V praxi pôrodníkov a gynekológov aplikácia superelastickej titánovej niklovej svorky na vaječníky zvierat s experimentálnym polycystickým ochorením spôsobuje zvýšené rastové procesy a výskyt zrelých folikulov, zníženie obsahu cysticko-atretických folikulov a mierny zníženie intenzity proliferačno-sklerotických zmien v stróme vaječníkov.

Použitie samoexpandujúcich nitinolových oklúderov umožňuje minimálne invazívnu transkatétrovú korekciu defektu predsieňového septa. Slučkové fixátory vyrobené z niklu titánu boli vyvinuté pre vonkajšiu osteosyntézu hrudnej kosti po pozdĺžnej sternotómii. Svorky majú 9 štandardných veľkostí, líšia sa dĺžkou nôh, čo umožňuje ich použitie u pacientov rôznych typov postavy. Výhodou týchto fixátorov je vytvorenie optimálnej kompresnej sily pre osteosyntézu, absencia resorpcie kosti v mieste kontaktu s fixátorom, možnosť použitia pri osteoporóze a jednoduchá inštalácia. Jednou z najsľubnejších oblastí využitia samoexpandujúceho niklu titánu je endovaskulárna chirurgia. Stenty sú vyrobené z jednej matrice trubice pomocou sofistikovanej laserovej technológie. Prvýkrát v roku 1986 vo Francúzsku Jacques Puel a Ulrich Sigwart implantovali samoexpandujúci nitinolový stent do koronárnej artérie. Po prvej úspešnej implantácii sa takéto stenty začali používať v mnohých krajinách Európy a Ameriky na elimináciu akútnych komplikácií angioplastiky, predovšetkým náhleho uzáveru cievy počas intervencie. Výhodou nitinolových stentov je ich nereaktivita, ľahkosť, bezpečnosť a presnosť zavádzania, vysoká flexibilita, optimálne prispôsobenie sa tvaru a fyziologickým ohybom tepny s dobrou radiálnou stabilitou. Používanie cievnych endoprotéz (stentov) výrazne zmenilo prístup k liečbe mnohých ochorení kardiovaskulárneho systému. V súčasnosti existuje viac ako 60 rôznych dizajnov arteriálnych stentov.

Moskovská štátna univerzita pomenovaná po. M.V. Lomonosov

Materiálová fakulta

Téma: "Materiály s tvarovou pamäťou."

Študent V-ročníka FNM

Kareeva I.E.

Moskva 2000

Úvod ………………………………………………………… 2
Mechanizmus implementácie efektu tvarovej pamäte.......3
Oblasti použitia………………………………………………………………..7
Príprava zliatin s tvarovou pamäťou………………………..9
Degradácia…………………………………………………………………..10
Záver……………………………………………………………………….. 11
Referencie………………………………………………………………..12
Úvod.

Materiály s tvarovou pamäťou (MSM) boli objavené koncom 60. rokov tohto storočia. Za 10 rokov (koniec 70. - začiatok 80. rokov) sa vo vedeckých časopisoch objavilo množstvo správ popisujúcich rôzne možnosti ich využitia. V súčasnosti sú pre MPF definované funkčné vlastnosti: jedno- a obojsmerný pamäťový efekt, pseudo- alebo superelasticita, vysoká schopnosť tlmenia.

MPF už našli široké uplatnenie v medicíne ako dlhodobo fungujúce materiály implantované do tela. Vykazujú vysoké elastické vlastnosti, sú schopné meniť svoj tvar pri zmenách teploty a nedeformujú sa pri striedavom zaťažení. Komplexná povaha fázových premien martenzitického typu vyskytujúcich sa v zliatinách na báze niklidu titánu sa jasne prejavuje v poréznych štruktúrach. Fázové prechody v takýchto zliatinách sú charakterizované širokou hysterézou a dlhým teplotným rozsahom, v ktorom materiál vykazuje tvarovú pamäť a superelasticitu. Okrem zliatin na báze Ni-Ti existujú martenzitické premeny napríklad v systémoch ako Pt-Ti, Pt-Ga, Pt-Al.

V závislosti od teploty martenzitickej transformácie a mechanických vlastností majú zliatiny s tvarovou pamäťou širokú škálu aplikácií.
Mechanizmus implementácie efektu tvarovej pamäte.

Martenzit.

Martenzit je štruktúra kryštalických pevných látok, ktorá vzniká v dôsledku šmykovej, bezdifúznej polymorfnej premeny pri ochladzovaní. Pomenovaný po nemeckom metalurgovi Martensovi (1850 - 1914).
V dôsledku deformácie mriežky počas tejto transformácie sa na povrchu kovu objaví reliéf; v objeme vznikajú vnútorné napätia a dochádza k plastickej deformácii, ktorá obmedzuje rast kryštálu.
Rýchlosť rastu dosahuje 103 m/s a nezávisí od teploty, takže rýchlosť tvorby martenzitu zvyčajne obmedzuje nukleáciu kryštálov.
Protipôsobenie vnútorných napätí posúva nukleáciu kryštálov hlboko pod bod termodynamickej rovnováhy fáz a môže zastaviť transformácie pri konštantnej teplote; preto sa množstvo vytvoreného martenzitu zvyčajne zvyšuje so zvyšujúcim sa podchladením. Keďže elastická energia musí byť minimálna, kryštály martenzitu majú formu dosiek.
Vnútorné napätia sa uvoľňujú aj plastickou deformáciou, preto kryštál obsahuje veľa dislokácií (až 1012 cm-2), prípadne je rozbitý na dvojčatá s hrúbkou 100 - 1000 E. Vnútrozrnné hranice a dislokácie spevňujú martenzit. Martenzit je typickým produktom nízkoteplotných polymorfných premien v čistých kovoch (Fe, Co, Ti, Zr, Li a iné), v tuhých roztokoch na ich báze, v intermetalických zlúčeninách (CuZn, Cu3Al, NiTi, V3Si, AuCd).

Martenzitické premeny.

Intermetalické zlúčeniny Ni-Ti so zložením blízkym eutektiku sa vyznačujú prechodom z kubickej (austenitická fáza) do monoklinickej
(martenzitická) fáza pri izbovej teplote. Takéto transformácie sa zvyčajne vyskytujú v zliatinách pri vysokých napätiach, ale v dôsledku pamäťového efektu alebo superelasticity môže dôjsť k transformáciám aj pri nízkych napätiach. Austenitické zliatiny Ni-Ti vykazujú superelastické správanie pri mechanickom zaťažení a ťahu (8 %) spôsobených martenzitickou transformáciou. Po odľahčení sa martenzit stáva nestabilným a mení sa na austenit s kompenzáciou všetkých makroskopických napätí.

Martenzitická transformácia je polymorfná transformácia, pri ktorej dochádza k zmene vzájomného usporiadania atómov, ktoré tvoria kryštál, prostredníctvom ich usporiadaného pohybu a relatívne posuny susedných atómov sú malé v porovnaní s medziatómovou vzdialenosťou. Reštrukturalizácia kryštálovej mriežky v mikroregiónoch zvyčajne vedie k deformácii jej bunky a konečná fáza martenzitickej transformácie je rovnomerne deformovaná počiatočná fáza. Veľkosť deformácie je malá (~ 1-10 %), a preto je energetická bariéra, ktorá bráni rovnomernému prechodu počiatočnej fázy do konečnej fázy, malá v porovnaní s väzbovou energiou v kryštáli. Nevyhnutnou podmienkou martenzitickej premeny, ktorá sa vyvíja tvorbou a rastom oblastí stabilnejšej fázy v metastabilnej fáze, je zachovanie usporiadaného kontaktu medzi fázami.
Usporiadaná štruktúra medzifázových hraníc s malou bariérou pre rovnomerný fázový prechod zabezpečuje ich nízku energiu a vysokú mobilitu. V dôsledku toho je prebytočná energia potrebná na nukleáciu kryštálov novej fázy (martenzitické kryštály) malá a pri určitej odchýlke od fázovej rovnováhy sa stáva porovnateľnou s energiou defektov prítomných v počiatočnej fáze. Nukleácia martenzitických kryštálov preto nastáva vyššou rýchlosťou a nemusí vyžadovať tepelné výkyvy. Významnú úlohu pri martenzitickej transformácii zohrávajú vnútorné napätia vznikajúce v dôsledku elastickej adaptácie kryštálových mriežok spájajúcich sa pozdĺž fázových rozhraní. Elastické napäťové polia vedú k posunutiu bodu rovnováhy interagujúcich fáz vzhľadom na polohu skutočnej termodynamickej rovnováhy pre izolované, neskreslené fázy; V súlade s tým sa teplota, pri ktorej začína martenzitická transformácia, môže výrazne líšiť od skutočnej rovnovážnej teploty. Túžba minimalizovať energiu elastického napätia určuje morfológiu, vnútornú štruktúru a relatívnu polohu kryštálov martenzitu. Nová fáza je vytvorená vo forme tenkých dosiek, orientovaných určitým spôsobom vzhľadom na kryštalografické osi. Platne spravidla nie sú monokryštály, ale sú to balíky planparalelných domén - oblastí novej fázy, ktoré sa líšia orientáciou kryštálovej mriežky.
(dvojité). Interferencia napäťových polí z rôznych domén vedie k ich čiastočnému zničeniu. Ďalšie zníženie elastických polí sa dosiahne vytvorením súborov pravidelne usporiadaných dosiek. To znamená, že v dôsledku martenzitickej transformácie vzniká polykryštalická fáza so zvláštnym hierarchickým usporiadaním (zostavy - dosky - domény) v usporiadaní štruktúrnych komponentov. Zvýšenie vnútorných napätí pri martenzitickej premene za určitých podmienok vedie k nastoleniu dvojfázovej termoelastickej rovnováhy, ktorá sa pri zmene vonkajších podmienok reverzibilne posúva: vplyvom mechanického zaťaženia alebo pri zmene teploty sa veľkosť jednotlivých kryštálov a ich zmena čísla. Martenzitické premeny sa nachádzajú v mnohých kryštalických materiáloch: čisté kovy, početné zliatiny, iónové, kovalentné a molekulárne kryštály.

Veľké vyhliadky sú reverzibilné tvarové zmeny pri martenzitickej premene (vytvorenie superelastických zliatin, ktoré po plastickej deformácii po zahriatí obnovia svoj pôvodný tvar – pamäťový efekt), ako aj súvislosť medzi martenzitickou premenou a objavením sa supravodivých vlastností v niektorých kovoch. . Martenzitické premeny tvoria základ mnohých štruktúrnych premien, vďaka ktorým sa pomocou tepelného a mechanického spracovania uskutočňuje riadená zmena vlastností kryštalických materiálov.

Vlastnosti poréznych zliatin niklu titánu.

Prítomnosť širokého teplotného rozsahu martenzitickej transformácie v poréznom niklide titánu v porovnaní s odlievaným titánom sa odráža v teplotných krivkách elektrického odporu. Ukázalo sa, že martenzitický prechod je v poréznych zliatinách neúplný a vyskytuje sa v širšom teplotnom rozsahu ako v odlievaných zliatinách. Dôležitým znakom porézneho niklidu titánu v porovnaní s neporéznou (liatou) zliatinou rovnakého zloženia je teda široký teplotný rozsah fázových premien. Je to približne 250 0 C, teda výrazne presahuje rozsah (30-400 C) premien liatej zliatiny. Nárast teplotného rozsahu fázových premien je spôsobený štruktúrou porézneho niklidu titánu. Faktor veľkosti je tiež významný, pretože martenzitická transformácia v tenkých mostíkoch a masívnych oblastiach sa prejavuje odlišne. Pôsobenie týchto faktorov vedie k tomu, že fázové transformácie v poréznych materiáloch na báze niklu titánu začínajú v rôznych oblastiach pri rôznych teplotách, čím sa hysterézia rozširuje pozdĺž teplotnej osi, zodpovedajúcim spôsobom sa rozširujú teplotné rozsahy transformácií a intervaly prejavu tvarovej pamäte. efekty a superelasticita v poréznych zliatinách na báze niklidového titánu.

Obrázok 1 ukazuje efekt tvarovej pamäte v poréznych a liatych zliatinách. V poréznej zliatine sa efekt tvarovej pamäte prejavuje v širšom teplotnom rozsahu ako pri liatej zliatine a zvyšková plastická deformácia v poréznom materiáli je výraznejšia (na obr. 1) ako v odliatkovom. V odliatom niklide titánu nastáva takmer úplná (až 100 %) obnova tvaru po deformácii o 6 - 8 % a následnom zahriatí nad rozsah teplôt MT (obr. 1). So zvyšujúcim sa stupňom deformácie liateho niklu titánu vznikajú dislokačné defekty, ktoré sú na rozdiel od martenzitických premien ireverzibilné. Štádium vratnej deformácie podľa martenzitického mechanizmu je nahradené štádiom nevratnej plastickej deformácie. Už pri malom zaťažení vznikajú oblasti, v ktorých veľkosť elastickej deformácie prekračuje limit. Naproti tomu v poréznych zliatinách aj pri minimálnych deformáciách nepresahuje stupeň obnovy tvaru 85 %. Stupeň obnovy tvaru závisí od pórovitosti, distribúcie veľkosti pórov a od úrovne martenzitického šmykového napätia, t.j. spojené so zvláštnosťami deformácie poréznych telies. Analýza deformačných závislostí niklu titánu s rôznou pórovitosťou ukazuje, že medza klzu zliatiny klesá so zvyšujúcou sa pórovitosťou.

Oblasti použitia.

Nelekárske použitie.

Prvá zliatina s tvarovou pamäťou bola použitá v lietadle F-14 v roku 1971, bol to Ni-Ti-Fe. Použitie zliatiny Ni-Ti-Nb bolo veľkým pokrokom, ale aj zliatinám Fe-Mn-Si sa venovala veľká pozornosť, napriek ich nižšiemu regeneračnému napätiu.

Existujú potenciálne aplikácie nitinolu pri výrobe spotrebného tovaru. Napríklad zaujímavý vynález: zariadenie
- držiak na popolník, ktorý spúšťa horiacu cigaretu do popolníka a bráni jej spadnutiu povedzme na obrus.

Spoľahlivosť zariadení s tvarovou pamäťou závisí od ich životnosti.
Dôležitými externými parametrami pre riadenie prevádzkových cyklov systému sú čas a teplota. Dôležité vnútorné parametre, ktoré určujú fyzikálne a mechanické vlastnosti, sú: zliatinový systém, zloženie zliatiny, typ transformácie a chyby mriežky. Tieto parametre riadia termomechanickú históriu zliatiny. V dôsledku toho bude maximálny pamäťový efekt obmedzený v závislosti od počtu požadovaných cyklov.

Vesmírne užitočné zaťaženie, ako sú solárne panely alebo satelitné antény, v súčasnosti využívajú najmä pyrotechnické metódy nasadenia, ktoré spôsobujú mnohé problémy. Použitie materiálov s tvarovou pamäťou odstráni všetky tieto problémy a tiež poskytne možnosť opakovane testovať výkon systému na zemi.

Nedávny výskum zliatin Ni-Ti ukázal, že super elastické správanie má za následok zlepšenú odolnosť proti opotrebovaniu.
Pseudoelastické správanie znižuje oblasť elastického kontaktu počas kĺzania. Zníženie oblasti elastického kontaktu medzi dvoma posuvnými časťami zvyšuje odolnosť materiálu proti opotrebovaniu. Špeciálnym typom opotrebovania je kavitačná erózia, ktorá spôsobuje špecifické problémy v hydraulických strojoch, lodných vrtuliach a vodných turbínach. Porovnávacie štúdie rôznych materiálov ukázali, že zliatiny Ni-Ti majú vyššiu odolnosť proti kavitačnej erózii ako bežné zliatiny. V martenzitickom stave má zliatina Ni-Ti veľmi dobrú odolnosť proti kavitačnej erózii. Ale výroba pracovných častí podliehajúcich korózii výlučne zo zliatiny Ni-Ti je príliš drahá, takže najlepším spôsobom je použiť zliatinu Ni-Ti kombinovanú s oceľou.

Lekárske použitie.

V medicíne sa používa nová trieda kompozitných materiálov
„biokeramika – titánnikelid“. V takýchto kompozitoch má jedna zložka (nikelid titánu) superelasticitu a tvarovú pamäť, zatiaľ čo druhá si zachováva vlastnosti biokeramiky.

Keramickou zložkou môže byť porcelán, ktorý je široko používaný v ortopedickej stomatológii a je krehkým materiálom. Vysoká krehkosť porcelánu je spôsobená tým, že na hraniciach rôznych fáz a zŕn vznikajú kontaktné napätia, ktoré výrazne prevyšujú úroveň priemerných aplikovaných napätí. Uvoľnenie kontaktných napätí v keramickom materiáli je možné, ak v zóne týchto napätí dôjde k rozptýleniu energie v dôsledku fázovej transformácie v niklide titánu. Zmena teploty alebo aplikácia zaťaženia spôsobuje martenzitickú transformáciu v niklide titánu, čo vedie k účinnej relaxácii napätia v matrici pri zaťažení kompozitného materiálu, čo umožňuje pevnému komponentu znášať aplikované zaťaženie. Je známe, že elastická obnova objemu poréznych výliskov vyrobených zo superelastického prášku niklu titánu je spojená s prasknutím medzičasticových kontaktov a je určená pevnosťou brikety, ktorá závisí od pórovitosti a veľkosti kontaktných adhéznych síl. Oslabenie týchto síl pridaním ďalších zložiek k prášku niklu titánu, ako je jemne rozptýlený volfrám alebo karbid kremíka, výrazne zvyšuje elastický efekt, pretože silné titán-niklové kontakty rovnakého mena sú nahradené opačnými. Pretože veľkosť elastického efektu klesá s klesajúcim obsahom niklidu titánu vo výlisku, koncentračná závislosť obnovy elastického objemu je zvyčajne extrémna. V kompozitnom materiáli porcelán-niklid titán interagujú komponenty slabo a po spekaní sú kontakty medzi keramickými a kovovými komponentmi oslabené. Pri zaťažení najskôr prasknú a zvýši sa elastická obnova objemu. Vďaka tomu je deformácia reverzibilná a kompozit vykazuje vlastnosti podobné superelasticite. Biokompatibilita kompozitného materiálu
„dentálny porcelán-nikelid titánu“ bol študovaný histologicky, pričom sa hodnotila reakcia tkaniva u potkanov na implantáciu vzoriek vyrobených z kompozitného materiálu a porcelánu pod kožu prednej brušnej steny. Povaha tkanivových reakcií, ich prevalencia a znaky bunkových zmien sa v oboch prípadoch ukázali ako jednoznačné. Kompozitné materiály biokeramika-niklid titánu sú teda biokompatibilné.

Príprava zliatin s tvarovou pamäťou.

Zliatiny s tvarovou pamäťou sa vyrábajú spájaním jednotlivých komponentov. Tavenina sa rýchlo ochladí a vykoná sa vysokoteplotné spracovanie.

Bola navrhnutá celá trieda kompozitných materiálov „biokeramika – titánnikelid“ pre medicínu. V takýchto materiáloch má jedna zložka (nikelid titánu) tvarovú pamäť a superelasticitu, zatiaľ čo druhá si zachováva vlastnosti biokeramiky. Najčastejšie používaným keramickým komponentom je porcelán, ktorý má široké využitie v ortopedickej stomatológii a je to krehký materiál. Na výrobu takýchto vzoriek sa používajú prášky niklidu titánu a porcelánová hmota, ktoré sa po zmiešaní a vysušení spekajú vo vákuu.

Degradácia

Martenzitická transformácia v zliatinách na báze NiTi je atermálny proces, ktorého rýchlosť je úplne určená rýchlosťou zmeny teploty v blízkosti termodynamickej rovnováhy fáz. Preto všetky špecifické mechanické efekty v NiTi, ktoré sprevádzajú martenzitickú transformáciu, ako je tvarová pamäť a transformačná plasticita, môžu byť realizované vo veľmi krátkom čase za vhodných podmienok zahrievania a chladenia. Vo vysokorýchlostných zariadeniach sa na urýchlenie výmeny tepla s tepelným činidlom (kvapalným alebo plynným) používa tenká páska, drôt a rúrky s mikrónovými lineárnymi rozmermi v priereze. V tomto prípade má veľký význam stav voľného povrchu zliatiny.
Keďže aj malé odchýlky v zložení vedú k zmenám v kinetike teploty a úplnosti premeny, segregácia prvkov a oxidácia povrchu výrazne menia špeciálne vlastnosti materiálu. Táto okolnosť nadobúda osobitný význam v dôsledku potreby predbežného tepelného alebo termomechanického spracovania materiálu.

Štúdie ukázali tendenciu niklu titánu na voľnom povrchu pri tepelných vplyvoch. V atmosfére obsahujúcej kyslík zliatina oxiduje za vzniku oxidovej vrstvy obsahujúcej hlavne oxid Ti02. Dá sa predpokladať, že keďže je titán chemicky veľmi aktívny, v prostredí bez kyslíka budú atómy titánu tvoriť zlúčeniny s akýmkoľvek neinertným plynom, napríklad v dusíkovej atmosfére – nitridy. Tvorbe oxidov pozdĺž hraníc zŕn a na povrchu sa dá zabrániť iba tepelným spracovaním vzoriek vo vákuu alebo v inertnom prostredí.

Prvýkrát reverzibilné zmeny veľkosti kryštálov martenzitu v zliatine Cu–Al–Ni so zmenami teploty objavili v roku 1949 akademik G.V.Kurdyumov a profesor L.G. Handros. V roku 1980 bol zaregistrovaný ich objav fenoménu termoelastickej rovnováhy pri fázových premenách martenzitického typu, ktorý spočíva vo vytváraní elastických kryštálov martenzitu, ktorých hranice sa pri zmene teplotného alebo napäťového poľa posúvajú smerom k martenzitickej alebo počiatočnej fáze. s reverzibilnou súčasnou zmenou geometrického tvaru výsledných oblastí tuhého telesa.

Tento jav bol objavený pri vývoji zliatiny pre výrobky s vysokou odolnosťou proti korózii v morskej vode, nemagnetickosťou, vysokou špecifickou pevnosťou a spracovateľnosťou. Počas procesu tepelného spracovania zliatina objavila novú vlastnosť, ktorá sa nazývala efekt tvarovej pamäte. Výrobok vyrobený z takejto zliatiny prešiel plastickou deformáciou a následne obnovil svoj pôvodný tvar v dôsledku zahriatia (efekt tvarovej pamäte) alebo ihneď po odstránení zaťaženia (superelasticita).

Fyzikálna a mechanická podstata tohto javu spočíva v tom, že martenzitická premena vytvára napätie a deformáciu vnútorných štruktúrnych prvkov kovu s tvorbou domén orientovaných rôznymi smermi. Aplikácia vonkajšieho mechanického zaťaženia pri teplote martenzitickej premeny a deformácia produktu s takouto štruktúrou s ľahko pohyblivými hranicami medzi kryštalickými zrnami a doménami vyrovná všetky domény v smere aplikovaného zaťaženia a deformácie produktu. Po odstránení záťaže a ochladení produktu môžete vytvoriť ďalšiu deformáciu, ktorá bude pretrvávať. Ak potom výrobok zahrejete na určitú teplotu, dôjde k spätnej martenzitickej premene a martenzitická deformácia sa odstráni. Výsledkom je, že konštrukcia bude mať iba počiatočné mechanické namáhanie, ktoré vráti výrobky do pôvodného tvaru.

Zliatiny s reverznou martenzitickou transformáciou a tvarovou pamäťou zahŕňajú Ni–Al, Ni–Co, Ni–Ti, Ti–Nb, Fe–Ni, Cu–Al, Cu–Al–Ni, ale najviac sa používajú zliatiny na báze mononiklidu titánu NiTi – nitinol. Má pevnosť do σ B = 1200 MPa, ťažnosť do δ = 15 %, biologickú kompatibilitu, stupeň obnovenia pôvodného tvaru výrobku dosahuje 100 %. Zliatina je odolná voči korózii, pohlcuje vibrácie, teplotný rozsah zmeny tvaru je 10..40 0 C v teplotnom rozsahu od –200 0 C do 150 0 C.

Takéto zliatiny sa používajú na vytváranie roztiahnuteľných štruktúr (antén), snímačov teploty, pevných utesnených spojov, tlmičov, dočasných a trvalých lekárskych implantátov. Teraz sa vyvíjajú materiály, v ktorých martenzitická premena mení elektrické, magnetické, optické a iné vlastnosti.