Transformação de fase e propriedades da liga de níquel-titânio
2024-07-21
Transformação de fase e propriedades da liga de níquel-titânio
A liga de níquel-titânio é uma liga binária composta por níquel e titânio. Devido às variações de temperatura e pressão mecânica, existem duas diferentes fases de estrutura cristalina, a saber, a fase austenita e a fase martensita. A sequência de transformação de fase da liga de níquel-titânio durante o resfriamento é fase mãe (fase austenita) - fase R - fase martensita. A fase R é romboédrica, a austenita está em temperatura mais alta (acima da temperatura de início da austenita) ou em estado inativo, apresentando estrutura cúbica e rígida, com forma estável. A fase martensita está em temperatura relativamente baixa (abaixo de Mf: temperatura de fim da martensita) ou em estado carregado (ativado por força externa). Ela é hexagonal, dúctil, reversível, instável e facilmente deformável.
Propriedades especiais da liga de níquel-titânio
(1) Resistência à corrosão: Estudos mostram que a resistência à corrosão do fio de níquel-titânio é semelhante à do fio de aço inoxidável.
(2) Memória de forma: A memória de forma ocorre quando a fase mãe de certa forma é resfriada de uma temperatura acima de Af para uma temperatura abaixo de Mf formando martensita, a forma da martensita é deformada abaixo de Mf, e então aquecida para uma temperatura abaixo de Af, ocorrendo a transição reversa, fazendo com que o material recupere automaticamente sua forma na fase mãe. Na prática, o efeito de memória de forma é uma transformação de fase induzida termicamente na liga de níquel-titânio.
(3) Boa capacidade de amortecimento: A mastigação e o bruxismo noturno causam vibrações nos arcos ortodônticos, quanto maiores as vibrações, maior o dano às raízes dentárias e tecidos periodontais. Por meio de diferentes experimentos de amortecimento, foi descoberto que a amplitude de vibração do fio de aço inoxidável é maior que a do fio superelástico de níquel-titânio. A amplitude inicial de vibração do arco superelástico de níquel-titânio é apenas metade da do aço inoxidável, apresentando boas características de vibração e amortecimento. O arco é importante para a saúde dos dentes, pois arcos tradicionais como os de aço inoxidável tendem a aumentar a reabsorção da raiz dentária.
(4) Sensibilidade às variações de temperatura na cavidade oral: A capacidade ortodôntica dos fios de aço inoxidável e dos fios ortopédicos de liga CoCr é basicamente insensível à temperatura oral. A capacidade ortodôntica do fio superelástico de níquel-titânio varia com a temperatura oral. Quando a deformação é constante, a capacidade ortodôntica aumenta com a elevação da temperatura. Por um lado, isso pode acelerar o movimento dentário, pois as variações de temperatura na boca estimulam o fluxo sanguíneo nas áreas de estagnação capilar causadas pelo aparelho corretor, fornecendo nutrientes suficientes para as células reparadoras durante o movimento dentário, mantendo sua vitalidade e função normal. Por outro lado, o ortodontista não pode controlar ou medir com precisão a ortodontia no ambiente bucal.
(5) Correção suave: Atualmente, os fios ortodônticos comercialmente usados incluem fios de aço inoxidável austenítico, fios de cobalto-cromo-níquel, fios de níquel-cromo, fios australianos, fios de ouro e fios de titânio. Sob condições de teste de tração e flexão em três pontos, a curva carga-deslocamento do fio de níquel-titânio apresenta o platô mais baixo e mais plano, indicando que pode fornecer a capacidade de correção mais duradoura e suave.
(6) Antitoxicidade: A composição química especial da liga de memória de forma de níquel-titânio, que é uma liga de níquel-titânio e outros átomos, contém cerca de 50% de níquel, conhecido por seus efeitos carcinogênicos e promotores de câncer. Normalmente, o óxido de titânio forma uma camada superficial ACTS como barreira, conferindo boa biocompatibilidade à liga ni-ti. As camadas superficiais TiXOy e TixNiOy podem inibir a liberação de Ni.
(7) A chamada superelasticidade refere-se ao fenômeno em que a amostra sofre uma deformação muito maior que o limite elástico sob força externa, e essa deformação pode ser automaticamente recuperada ao descarregar. Em outras palavras, no estado da fase mãe, devido à aplicação de tensão ocorre uma transformação martensítica induzida por tensão, fazendo com que a liga apresente propriedades mecânicas diferentes dos materiais comuns, com limite elástico muito maior e que não segue mais a lei de Hooke. Em comparação com a memória de forma, a superelasticidade não envolve calor. Em resumo, superelasticidade significa que dentro de certo intervalo de deformação, a tensão não aumenta com o aumento da deformação. A superelasticidade pode ser linear ou não linear. Na superelasticidade linear, a curva tensão-deformação é quase linear. A superelasticidade não linear ocorre em uma faixa de temperatura específica acima de Af, devido à transformação martensítica induzida por tensão e sua reversão durante o carregamento e descarregamento. Portanto, a superelasticidade não linear também é chamada de pseudoelasticidade de transformação de fase. A pseudoelasticidade da liga de níquel-titânio pode atingir cerca de 8%. A superelasticidade da liga de níquel-titânio pode ser alterada por condições de tratamento térmico. Acima de C, a superelasticidade começa a diminuir.
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