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萬能材料試驗(yàn)機(jī)搭配恒溫水?。横t(yī)用鎳鈦記憶合金37°C拉伸測試全解析

來源:蘇州科準(zhǔn)測控有限公司   2025年07月23日 13:46  

隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展,醫(yī)用鎳鈦記憶合金因其du特的超彈性和形狀記憶效應(yīng),已成為心血管支架、骨科植入物和牙科正畸器械等醫(yī)療產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。為確保這些器械在人體內(nèi)長期安全有效地工作,必須在模擬生理環(huán)境(37°C)下對其力學(xué)性能進(jìn)行全面評估。

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本文科準(zhǔn)測控小編將系統(tǒng)介紹醫(yī)用鎳鈦合金在37°C環(huán)境下的拉伸測試目的、基本原理、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)、儀器配置及詳細(xì)操作流程。

 

一、測試目的

模擬真實(shí)生理環(huán)境:人體核心溫度為37°C,在此條件下測試能準(zhǔn)確反映材料在實(shí)際應(yīng)用中的力學(xué)行為。

驗(yàn)證超彈性性能:評估材料在血管支架、正畸弓絲等應(yīng)用中承受循環(huán)載荷時表現(xiàn)出的無殘余應(yīng)變大變形能力。

分析相變特性:通過應(yīng)力-應(yīng)變曲線確定奧氏體與馬氏體相的轉(zhuǎn)變臨界應(yīng)力/應(yīng)變值,確保材料在體溫下保持設(shè)計性能。

評估疲勞壽命:通過循環(huán)加載預(yù)測植入物(如心臟瓣膜、骨折固定器)的長期耐久性。

質(zhì)量控制與標(biāo)準(zhǔn)化:為醫(yī)療器械注冊提供符合ISO 14801(牙科植入物)、ASTM F2516(鎳鈦力學(xué)測試)等標(biāo)準(zhǔn)的測試數(shù)據(jù)。

 

二、測試原理

鎳鈦記憶合金在體溫附近表現(xiàn)出du特的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變機(jī)制:

超彈性原理:當(dāng)溫度高于Af點(diǎn)(奧氏體結(jié)束溫度)時,加載應(yīng)力超過σ_{Ms}(馬氏體開始應(yīng)力)將誘發(fā)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生平臺區(qū);卸載時馬氏體逆轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,應(yīng)變wan全恢復(fù)。

溫度依賴性:相變臨界應(yīng)力隨溫度升高而增大(dσ/dT5-8 MPa/°C),因此必須在精確控溫下測試。

滯后效應(yīng):加載與卸載曲線形成的滯后環(huán)反映能量耗散特性,影響醫(yī)療器械的緩沖性能。

 

三、測試標(biāo)準(zhǔn)

ASTM F2516:《鎳鈦形狀記憶合金相變溫度測試標(biāo)準(zhǔn)》

ISO 14801:《牙科植入物動態(tài)疲勞測試》

ASTM E8/E8M:《金屬材料拉伸試驗(yàn)方法》

YY/T 0641:《心血管植入物用鎳鈦合金加工材》

 

四、測試儀器

1、KZ-68SC-05XY萬能材料試驗(yàn)機(jī)

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2、恒溫箱

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配備恒溫箱(水浴或空氣?。?,確保試樣全程處于37°C ±1°C。

溫度校準(zhǔn):使用熱電偶或紅外測溫儀監(jiān)控試樣實(shí)際溫度。

3、小變形引伸計

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高精度測量應(yīng)變,避免夾具滑動誤差。

 

四、測試流程

步驟一、試樣制備

尺寸:按ASTM E8制備狗骨形試樣(標(biāo)距段25mm×寬3mm)或?qū)嶋H產(chǎn)品尺寸

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表面處理:電解拋光(Ra<0.2μm)消除加工缺陷

清潔消毒:乙醇超聲清洗后紫外線滅菌

步驟二、設(shè)備校準(zhǔn)

溫度系統(tǒng)驗(yàn)證:在試樣表面布置3個測溫點(diǎn),確保溫度梯度<0.3°C

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引伸計標(biāo)定:使用標(biāo)準(zhǔn)量塊進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)

步驟三、測試步驟

試樣安裝:將試樣夾持在恒溫夾具中,預(yù)加載0.5N消除間隙

溫度平衡:在37°C環(huán)境中穩(wěn)定15分鐘

步驟四、單次拉伸測試:

0.5mm/min速度拉伸至8%應(yīng)變

保持1分鐘后以相同速率卸載

步驟五、循環(huán)測試

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重復(fù)加載-卸載50次(醫(yī)療器械疲勞評估)

步驟六、數(shù)據(jù)記錄:

實(shí)時采集應(yīng)力-應(yīng)變-溫度數(shù)據(jù)

記錄每個循環(huán)的相變應(yīng)力、殘余應(yīng)變

步驟七、數(shù)據(jù)分析

相變開始/結(jié)束應(yīng)力(σ_{Ms}, σ_{Mf}, σ_{As}, σ_{Af})。

超彈性應(yīng)變回復(fù)率(理想應(yīng)≥95%)。

滯后能量(應(yīng)力-應(yīng)變曲線包圍的面積)。

失效分析:斷裂形貌觀察(SEM)判斷失效模式。

 

六、注意事項(xiàng)

溫度控制:試樣實(shí)際溫度必須通過接觸式熱電偶驗(yàn)證,避免表面測溫誤差

應(yīng)變速率:保持≤1mm/min以模擬準(zhǔn)靜態(tài)生理載荷

環(huán)境模擬:對于長期植入評估,建議在模擬體液(如PBS溶液)中測試

數(shù)據(jù)修正:扣除系統(tǒng)柔度對位移測量的影響

 

以上就是小編介紹的有關(guān)于醫(yī)用鎳鈦記憶合金恒溫37°C拉伸測試相關(guān)內(nèi)容了,希望可以給大家?guī)韼椭∪绻€想了解更多關(guān)于醫(yī)用鎳鈦記憶合金恒溫37°C拉伸測試方法、測試視頻和測試規(guī)范,鑄鐵的拉壓性能和鑄鐵拉伸與壓縮的屈服極限,萬能材料試驗(yàn)機(jī)規(guī)格型號、使用說明、操作規(guī)程、期間核查作業(yè)指導(dǎo)書和電子萬能材料試驗(yàn)機(jī),電子萬能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程、操作視頻、使用方法、和微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī),材料拉力試驗(yàn)機(jī)誤差范圍,維修視頻教程,加溫爐、曲線圖、維修方法和操作視頻等問題,歡迎您關(guān)注我們,也可以給我們私信和留言,科準(zhǔn)測控技術(shù)團(tuán)隊(duì),為您免費(fèi)解答!

 


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