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            中文版|English
            记忆合金介绍

            1、形状记忆合金的发展历史

               1932年瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应,即合金的形状被改变之后,一旦加热到一定的温度时,它又可以魔术般地变回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。由于其在一些领域的特效应用,而被誉为“神奇的功能材料”。

               1963年美国海军武器实验室布勒博士偶然发现了TiNi(钛镍)合金具有形状记忆效应。这一发现,立即轰动了整个国际材料科学界,并很快被应用到高、精、尖技术领域。人类首次登月乘坐的阿波罗号飞船上的再生天线就是用镍钛记忆合金制成的。随后,美国、前苏联、日本率先将它应用于航天、军事、汽车、矿产工业、医学及日用品等领域。

               记忆合金问世虽只有四十年历史,但其研究发展却一直是方兴未艾,总的说来已经历了两次“热潮”,正在进入“第三次热潮”。

               第一次“热潮”是上世纪六十年代初至七十年代末,这一阶段主要是记忆合金的理论研究和材料研究,即“概念化热潮”。

               第二次“热潮”是上世纪八十年代初到九十年代中期,主要是新材料开发和新产品开发,可以说是“应用化热潮”。

               目前,记忆合金的发展正在步入第三次热潮,其标志是各种规模与形式的记忆合金公司相继注册,记忆合金产业化已被部分国家和地区纳入发展计划,从而形成了目前的“产业化热潮”。有关TiNi形状记忆合金的新工艺、新材料及新用途的开发也是今后的研究方向。

            2、国外形状记忆合金发展状况

               在1999年国际形状记忆合金年会上,与会专家一致公认中国、美国和日本三国处于国际形状记忆合研发应用的前沿领域。在记忆合金应用方面,美国主要集中于航空航天领域,日本集中在日用品领域,而中国则主要集中在医疗器械领域,俄罗斯、德国也在积极推广应用。

               1970年,美国率先将TiNi形状记忆合金应用于卫星和宇宙飞船天线,之后不久又成功应用于F-14舰载战斗机的油压接头,至1993年已用150万只,无一例事故,因此美国规定今后的新型飞机油压管接头一律采用形状记忆合金。同时,记忆合金在核潜艇、大口径海底输油管上也得到大量应用,可靠性非常高。这是形状记忆合金的第一批产品,也是形状记忆合金发展史上的重大突破。近年来又发展了一系列改良型的镍-钛合金,如在镍-钛合金中添加铌、铜、铁、铝、硅、钼、钒、铬、锰、钴、锆、钯等元素。在此基础上研究开发的钛-镍-铜、钛-镍-铌、钛-镍-钯、钛-镍-铁、钛-镍-铬等新的镍-钛系合金。

                日本对形状记忆合金的研究和应用也给予了足够的重视。自1984年以来,日本每年发布一次“形状记忆合金专利调查报告书”,每年申请的形状记忆合金专利约1000件以上,应用领域涉及电气、机械、运输、化学、医药、能源和生活用品等。近年来日本形状记忆合金研究协会还开发了添加微量铁或铬的镍-钛形状记忆合金,使其相变温度降至-100℃以下,特别适用于制作在低温环境下工作的驱动器等,从而进一步扩大了镍-钛形状记忆合金的应用范围。

               据统计,目前已经开发出的具有形状记忆效应的合金已有20多种,如果将添加元素后形状记忆特性得到改善的多元合金统计起来,实际上已有100多种以上。但是真正在实际中被使用的形状记忆合金主要是TiNi形状记忆合金和铜基记忆合金,以及在这两种合金中添加微量元素所组成的合金。其中TiNi形状记忆合金因具有优良的形状记忆性能、力学性能及生物相容性等,在记忆合金应用中占据明显优势。

            目前,国外医用记忆合金产品主要有以下几种:

            (1)日本的门字钉;

            (2)俄罗斯的脊柱矫正棒;

            (3)德国、加拿大的加压钉、食道网状扩张器(丝材);

            (4)美国、德国、英国、瑞士的心血管、外周血管支架和食道、气管、尿道、胆道方面的支架。

            3、国内形状记忆合金发展状况

               七十年代末至八十年代初,我国有一大批科研院所的材料学家开始介入形状记忆合金研究领域,到目前为止,取得了大量的令国际材料界注目的成果。如北京有色金属研究总院、哈尔滨工业大学、大连理工大学、西北有色金属研究总院等单位,不论在新材料的开发和制备,还是产品研发方面都达到国际先进水平。

               八十年代初,上海九院的戴克戎院士首先发明了形状记忆合金骑缝钉。在以后的20多年来,我国对形状记忆合金的医学基础研究和临床应用研究方面取得了卓越成效。特别是在骨科内固定领域,钛镍记忆合金的设计和应用发展最快。用钛镍记忆合金制成的骨科内固定产品,从临床实验表明远远优于传统的内固定材料。

               兰州西脉记忆合金股份有限公司(以下简称西脉公司)的技术团队,早在八十年代即开始从事形状记忆合金的研究开发,在新材料开发、材料应用与理论探讨方面一直居于国际形状记忆合金学术领域的前沿地位,共在形状记忆合金领域获得国家专利22项,发表论文十多篇,取得了多项具有国际先进水平乃至国际领先水平的新成果,开发了一系列首创型的新产品,并率先建设成在国际上具有重要影响的国内最大的记忆合金产业基地。

            4、形状记忆合金材料在医疗领域的发展趋势

               虽然美国、德国在记忆合金介入疗法中取得了让世界同行注目的成绩,但是中国在记忆合金骨科应用领域内仍处于世界领先地位。目前国内主要有记忆合金脊柱矫形棒、自锁型加压髓内针、髋动力铆钉、尺骨鹰嘴接骨器、加压骑缝钉、锯齿臂环抱内固定器、聚髌器等。为了更好的发挥形状记忆合金的特殊性能,骨盆髋臼、脊椎脊柱以及近关节部位的骨折固定器将是以后记忆合金的重点应用方向。

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