ニチノール合金は、特定の温度で塑性変形を自動的に元の形状に戻すことができる特殊な合金です。 膨張率は20％以上、疲労寿命は1×10の7乗に達し、減衰特性は通常のバネの10倍、耐食性は現在最高の医療用ステンレス鋼よりも優れているため、様々な工学的要求に応え、医療用途のニーズに応える非常に優れた機能性材料です。
形状記憶合金は、その独特の形状記憶機能に加え、耐摩耗性、耐腐食性、高減衰性、超弾性などの優れた特徴も備えています。
1. 性能と特徴：
(1) ニチノール合金の相変態と特性：
その名の通り、ニチノール合金ニッケルとチタンから構成される二元合金です。 温度と機械的圧力の変化により、オーステナイト相とマルテンサイト相という 2 つの異なる結晶構造相が存在します。 ニッケルチタン合金の冷却時の相変態順序は、母相（オーステナイト相）→R相→マルテンサイト相です。 Ｒ相は菱形であり、オーステナイトは、温度が高いとき（オーステナイトが開始する温度より高い）、または荷重が取り除かれたとき（外力により失活がなくなる）の状態にある。 立体的で硬いです。 形状は比較的安定しています。 マルテンサイト相は、比較的低温（Mf：マルテンサイトが終了する温度未満）の状態、または負荷がかかった状態（外力により活性化された状態）です。 六角形で延性があり、再現性があり、安定性が低く、変形しやすいです。
2. ニチノール合金の特殊な特性:
1)。 形状記憶特性（shapememory） 形状記憶とは、ある形状の母相をAf温度以上からMf温度以下に冷却してマルテンサイトを形成し、そのマルテンサイトがMf温度以下で変形し、Af温度以下に加熱されることです。逆相変化を伴うと、材料は自動的に親相の形状に戻ります。 実際、形状記憶効果はニチノール合金の熱誘起相変化プロセスです。
2)。 超弾性：いわゆる超弾性とは、外力の作用下で試験片が弾性限界ひずみをはるかに超えるひずみを生成し、そのひずみは無負荷時に自動的に回復する現象を指します。 つまり、母相状態では外部応力の作用により応力誘起マルテンサイト変態が起こり、通常の材料とは異なる機械的挙動を示します。 その弾性限界は通常の材料よりもはるかに大きく、タイガーグラムの法則に従わなくなりました。 形状記憶特性とは対照的に、超弾性には熱の関与がありません。 全体として、超弾性とは、特定の変形範囲内でひずみが増加しても応力が増加しないことを意味します。 超弾性は、線形超弾性と非線形超弾性の 2 つのカテゴリに分類できます。 前者の応力-ひずみ曲線では、応力とひずみの関係は線形に近くなります。 非線形超弾性とは、Af を超える特定の温度範囲での荷重および除荷中の応力誘起マルテンサイト相変態とその逆相変態の結果を指します。 したがって、非線形超弾性は相変態擬似弾性とも呼ばれます。 ニッケルチタン合金の相転移擬似弾性は約 8% に達することがあります。 ニチノール合金の超弾性は、熱処理条件の変化により変化する可能性があります。 アーチワイヤーが 400°C を超える温度に加熱されると、超弾性が減少し始めます。
3)。 口腔内の温度変化に対する敏感性：ステンレス鋼ワイヤーやCoCr合金歯科矯正ワイヤーの矯正力は、基本的に口腔内の温度の影響を受けません。 超弾性ニッケルチタン合金歯科矯正ワイヤーの矯正力は口腔内温度の変化により変化します。 変形量一定の場合。 温度が上昇すると補正力が増加します。 一方で、口腔内の温度変化により、矯正装置による毛細血管の停滞により血流が滞っている部分の血流が刺激され、修復細胞が修復されるため、歯の移動を促進することができます。歯の移動中に十分な栄養が供給されます。 生命力と正常な機能を維持します。 一方、歯科矯正医は、口腔環境における矯正力を正確に制御または測定することができません。
4)。 耐腐食性能: 研究により、ニッケルチタンワイヤーの耐腐食性能はステンレス鋼ワイヤーの耐腐食性能と同様であることが示されています。
5)。 抗毒性: ニチノール合金は特殊な化学組成を持っています。つまり、約 50% のニッケルを含むニッケル - チタンとその他の原子合金であり、ニッケルは発がん性があり、発がん性があることが知られています。 通常の状況下では、表面層のチタンの酸化がバリアとして機能し、Ni-Ti 合金は良好な生体適合性を持ちます。 表層のＴｉＸＯｙおよびＴｉｘＮｉＯｙは、Ｎｉの放出を抑制することができる。
6)。 優しい矯正力：現在市販されている歯科矯正ワイヤーには、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤー、コバルトクロムニッケル合金ワイヤー、ニッケルクロム合金ワイヤー、オーストラリア合金ワイヤー、金合金ワイヤー、ベータチタン合金ワイヤーなどがあります。 引張試験および三点曲げ試験条件下でのこれらの歯科矯正ワイヤーの荷重-変位曲線。 ニチノール合金は、最も低く、最も平坦な除荷曲線プラットフォームを備えており、長期にわたる穏やかな矯正力を最適に提供できることを示しています。
7）。 優れた衝撃吸収特性：咀嚼や夜間の研磨によってアーチワイヤーに生じる振動が大きくなるほど、歯根や歯周組織へのダメージも大きくなります。 さまざまなアーチワイヤーの減衰実験の結果から、ステンレス鋼ワイヤーの振動振幅が超弾性ニチノールワイヤーの振動振幅よりも大きいことがわかりました。 超弾性ニチノールワイヤの初期振動振幅は、ステンレス鋼ワイヤのわずか半分です。 アーチワイヤーの優れた振動・衝撃吸収特性は歯に良い影響を与えます。 健康は非常に重要ですが、ステンレス鋼ワイヤーなどの従来のアーチワイヤーは歯根の吸収を悪化させる傾向があります。
したがって、ニチノール合金工学や医療など様々な用途に対応できる非常に優れた機能性材料です。
