鎳鈦合金（Nitinol）作為一種重要的形狀記憶合金，在醫(yī)療領域（如正畸弓絲、血管支架、骨科內固定器等）和工業(yè)領域（如驅動器、傳感器）都有廣泛應用。常溫（25°C左右）拉伸測試是評估鎳鈦絲基礎力學性能和相變行為的重要手段，對于材料研發(fā)、質量控制和特定應用場景的適配性驗證至關重要。

與體溫（37°C）測試相比，常溫測試更便于快速篩選材料并優(yōu)化工藝參數。本文科準測控小編將系統(tǒng)介紹醫(yī)用鎳鈦絲常溫拉伸測試的目的、原理、標準、儀器和詳細操作流程。

一、測試目的

基礎力學性能評估：測定常溫下的彈性模量、屈服強度、抗拉強度和斷裂伸長率，驗證材料是否符合出廠標準或設計需求。

相變行為研究：確定鎳鈦合金在室溫下的相態(tài)（奧氏體或馬氏體），測量相變臨界應力和超彈性應變范圍。

質量控制與篩選：快速檢測鎳鈦絲的力學一致性，剔除存在缺陷（如微裂紋、成分偏析）的樣品。

非生理溫度應用研究：適用于非植入器械（如工業(yè)驅動器、常溫傳感器）或需要低溫相變特性的場景。

二、測試原理

鎳鈦合金的力學性能與其晶體結構密切相關。在常溫拉伸測試中：

當材料處于奧氏體相時，加載過程中會發(fā)生應力誘發(fā)馬氏體相變，表現為應力-應變曲線上的平臺區(qū)

卸載時若溫度高于Af點，馬氏體逆轉變?yōu)閵W氏體，表現出超彈性

若溫度低于Af點，則需要加熱才能恢復形狀，表現出形狀記憶效應

通過分析拉伸曲線，可以確定相變應力、超彈性應變范圍、滯后環(huán)寬度等關鍵參數，評估材料在不同應用場景下的適用性。

三、測試標準

醫(yī)用鎳鈦絲的常溫拉伸測試主要參考以下標準：

ASTM F25169（鎳鈦超彈性材料拉伸試驗方法標準）

SO 6892-1（金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法）

ISO 14801（牙科學 種植體 牙科種植體的動態(tài)疲勞試驗）

四、測試儀器

1、KZ-68SC-05XY萬能拉力試驗機

2、夾具系統(tǒng)

推薦使用帶螺紋或砂紙襯墊的楔形夾具

可選氣動夾具以減少人為誤差

夾持面應具有足夠摩擦力防止打滑

3、測量裝置

非接觸式引伸計（如視頻引伸計）測量應變

千分尺（精度0.001mm）測量試樣直徑

4、環(huán)境控制

溫度記錄儀監(jiān)測實驗室實際溫度

可選環(huán)境箱保持恒溫（±1°C）

四、測試流程

步驟一、試樣制備

1、試樣尺寸

標距長度：通常50-100mm（根據標準選擇）

直徑：常見0.1-2mm（需精確測量）

2、取樣要求

沿絲材軸向取樣，避免彎曲或扭轉

試樣表面應無可見缺陷

取樣數量：通常每組不少于5個有效試樣

3、預處理

試樣在測試環(huán)境中靜置30分鐘以上，消除熱歷史影響

避免用手直接接觸測試段，防止污染

步驟二、準備工作

根據預期最大載荷選擇合適量程的載荷傳感器

安裝并校準引伸計

測量試樣直徑（至少三點取平均值）

在試樣夾持段做標記，確保對中安裝

步驟三、單次拉伸測試

設置試驗參數：

應變速率：0.5-5mm/min（低速以準確捕捉相變平臺）

終止條件：試樣斷裂或達到目標應變

開始測試，記錄完整的應力-應變曲線

測試結束后，保存數據并檢查試樣斷裂位置

步驟四、循環(huán)拉伸測試（可選）

設置循環(huán)參數：

最大應變：通常4-8%（根據應用需求）

循環(huán)次數：通常3-5次

加載/卸載速率保持一致

執(zhí)行測試，觀察超彈性退化和殘余應變的變化

記錄每次循環(huán)的應力-應變曲線

步驟五、數據處理與分析

相變特征參數（若存在超彈性）：

上平臺應力（誘發(fā)馬氏體相變應力）

下平臺應力（馬氏體再取向應力）

滯后環(huán)寬度（反映能量耗散）

殘余應變（循環(huán)測試后）

常規(guī)力學參數：

彈性模量（線性段的斜率）

屈服強度（0.2%偏移量）

抗拉強度（最大應力）

斷裂伸長率

數據修正：

扣除系統(tǒng)柔度（尤其細絲測試時）

溫度補償（如有顯著波動）

五、注意事項

1、溫度影響：鎳鈦性能對溫度敏感，應記錄實際溫度（±5°C波動可能影響結果）

2、夾持效應：

避免夾具處應力集中導致斷裂

可在夾持段加護套減少損傷

試樣對中：確保試樣軸向受力，避免彎曲應力

3、數據有效性：

檢查斷裂位置（應在標距段內）

異常數據應重復測試驗證

4、與37°C測試的差異

超彈性表現：

若室溫低于Af溫度（如Af=30°C），鎳鈦絲可能僅部分回復

37°C測試更能模擬體內實際性能

5、應用意義：

常溫測試更適用于工藝開發(fā)或非體溫場景

37°C測試直接模擬體內性能，對植入器械更重要

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