第一節?概述
60年代初期，美國海軍武器實驗室的研究員William?J.?Buchler和Wiley發現了一組有獨特形狀記憶效應的工程合金，該係列合金的名稱為55—Nitinol。這裏，Ni=Nickel（鎮），鈦），郎海軍武器實驗室的代號；這些合金的化學組成，重量百分比為53—57，其餘為Ti。
Ti合金的發現過程是這樣的冶煉並製造了一些“指狀”近等原子的Ni合金棒。想把這些棒先熱旋鍛成條，再拉成絲材。他拿了四根指棒，用砂輪磨去不規則的表麵，這時發現其中的兩裉棒在室溫敲擊時發出沉悶的聲音，而另外兩根在熱的狀態下敲擊時，發出銅鈴般悅耳的聲音I將這一根棒扔在水泥地板上同樣發現它們的聲音阻尼性不同，但不能使他相信聲阻尼性和溫度間會，任何關係。於是他去問冶煉人員，證實四根指棒的成份相同，便將溫度高的兩根冷卻到室_以後再次扔到水泥地板上，這時悅耳的聲音消失了。而發出的是沉悶的聲音。接著，這四根冷卻了的指棒置於將沸騰的水中，這時敲擊，又發出響亮悅耳的聲音。因此，他意識到Ti合金的電阻和彈性發生了變化。此後.又進行深入的研究，發現了Ti合金的形狀記憶效應。
由於Nitinol具有形狀記憶的特性，此材料在適當溫度時恢複到原來的形狀時產生相當大的力，而且能做機械功，因此在工業上有廣應用的潛力。這就促使美國宇航局技術推廣應用辦公室提供研究經費，通過巴氏研究院哥倫布試驗室主持撰寫關於NiTi的文獻評論。
一、NiTi合金的一般物理化學性能
熔點：含55.1%（重量）Ni，合金的熔點+1240-1310攝氏度。
密度：含55.1%（重量）Ni，合金的251時密度為6.45g/cm3。
抗腐性能，耐海水腐蝕，沒有應力裂紋腐蝕作用，具有優良的抗快速流動海水腐蝕能力，有很小的氣蝕作用。
二、NiTi合金的形狀記憶特性
形狀記憶是一令新的概念。NiTi合金的形狀記憶特性，是據這種合金具有記憶和恢複原來形狀的特性，即經過造當溫度處理後的NiTi合金，當溫度達到轉變溫度範圍之內.可恢複其原來的形狀，下麵是NiTi合金絲形態記憶的全過程：
1.製備NiTi合金絲，
2.將絲材加工成所需的形狀，
3.將加工成形的絲材用石膏包埋固定。
4.將包埋固定的成形絲材放在500攝氏度的加熱爐內加熱（進行記憶處理）10-15分鍾。
5.從爐中取出加熱後的絲材在溫中冷卻，得到冷卻後形狀的絲材。
6.適當加熱，達到轉變溫度時，絲材即恢複到原來製作時的形狀。
德雷寧、傑克遜（Jackson）和克瑞斯（Crass）發現，55—Nitinol最佳的熱處理溫度為500攝氏度（900度F），在此溫度處理之後，所固定下來的形狀即為所需的記憶形狀。將來憶形狀冷卻到轉變溫度範圍之下，這時的形狀稱為“中間形狀”。合金的組成強烈地影響著它的形狀恢複溫度，Ni-Ti二元合金的轉變溫度範圍大約為-50+100C，如在合金中加一部分CO代替一部分Ni，其轉變溫度可以下降到-238C，成記憶形狀之後，再冷卻到轉變的溫度範圍之下又能形成合金的中間形狀，加熱後仍恢複到合金記憶形狀。這種形狀記憶效應的重複性，已經證實可達數千次甚至數萬次。
對於記憶效應的解釋，主要有三種說法，應力誘發馬氏體轉變說組織轉變說界麵遷移說，為了使NiTi形狀記憶效應本質的解釋同其它合金統一起見，基本上傾向於最後一種說法。這種說法認為，馬氏體相界麵和孿晶麵是容易滑動的，在應力作用下通過界麵遷移能夠吞掉鄰近的馬氏體和孿晶，當逆轉變時同樣的過程向逆方麵進行，結果回複鼠狀。
三、NiTi合金在生_醒學工韁係統上的應用
近年來，美、蘇、英和西德等國有許多關於鈦合金在醫學方麵的應用的報道。由於Ti和Ni對細胞無毒性，看來不僅發展速度快，且有廣闊的發展前途，歸納起來有以下幾種：
1.矯正脊椎畸形用的矯正棒：
2.腦動脈瘤止血夾；
3.膽固醇去除器：
4.血管栓塞過濾器：
5.骨折固定用的夾板：
6.矯正牙頜畸形的Nitinol絲。
目前我國應用很但隨著醫學水平的提高和生物醫學工程的發展，NiTi形狀記憶合金在醫學領域中必將得到日益廣泛的應用。
四、美國Nitinol矯正絲
口腔正畸學科的發展，促使正畸材料學也相應的發展。在正畸材料學上有意義的進展，是30年代後期開始應用不鏽鋼絲製作矯正器，此後，對不鏽鐦絲的強度和彈性不斷加以改進，但它的缺點是剛度大，回彈性不好，彎曲變形之後容易產生永久的變形，用它做矯正器需要經常調節，病人複診次數多，療程長。因此，正畸科海一重希望得到一種理想的材料：這種材料在正畸過程中能連續釋放出柔和而持續的力，推動牙齒轉位，以便取得更好的療效。近年來，鎳欽合金的發現和應用於正畸臨床，是正畸材料的重大進展。
鎳鈦合金絲同不鏽鋼絲相比較，它有兩種特性：一種是形狀記憶特性，可用作口腔正畸最理想的手段，美國對這一特性在研究之中I另一種是顯著的彈性，利用這種特性，美國Unitek公司生產了Nitinol唇弓絲，供臨床應用Andrasen教授等1978年在美國正賄學雜誌上發表的《鎳鈦絲的試驗和臨床分桁》一文，對Nitinol絲的彈性和應用做了較全麵的分析研究，稱其為髙效能矯正絲材。
五、中TiNi合金矯正絲
1.絲材的試製：原料為電解鎳和一級海綿鈦，在真空感應爐中熔鑄，NiTi鍛造，再熱旋鍛成直徑為3mm的細棒，最後拉製成直徑0.55mm絲材。包括Ti-55，5Ni和Ti-54Ni-lFe兩種類型的絲材。
2.性能測試：
①測試方法：表示冷卻時高溫相向馬氏體相轉變的開始溫度，分別表示加熱時馬氏體相轉變的開始和終了溫度。
Ms點用電阻方法測試，At點是將絲材在As點以下變形，在不同溢度的水中直接觀察測試。
彎曲強度、彈性模量、扭轉04曲試驗，是參照美國牙科協會關於不含食金屬的辦正絲材性能測試標準NO.32（即ADANO.32）的要求，采用有色金屬研究總院研製的MBTR—1型微型懸臂彎曲、扭轉自動記錄儀測試的。此儀器已經冶金部鑒定為部級科研成果。此儀器完全自動化，測定結果比美國N0.32標準的要求準確、可靠（美國的測試方法是用手調節的）。
②彎曲試驗：實驗時夾興相讀於平台轉動，自動記錄形變角與所施加的彎曲力的關係曲線，當絲材樣品的最大彎曲角為90度（形變角為60度）時卸載，直到彎曲力距降為零。自動記錄儀記下恢複時的彎曲力距形變角的關係曲線。根據ADANO.32標準規定的方法計算出彎曲屈服強度和彈性模量，從記錄紙上直接讀出殘餘形變角。
③抗90度彎曲實驗：根據ADANO.32標準的規定，用曲率半徑r=0.5mm的夾塊把絲材樣品夾緊，絲材上端有一帶彈簧的夾具把絲垂直拉緊，然後將樣品彎曲90度到水平位置。k立即恢複到原來位置，以每秒鍾一次的速率將樣品向同一方向彎曲，直到斷裂，記下彎曲次數。