Nitinol ( englanniksi nitinol , titanium nickelide , nimi tulee englannin sanoista nikkeli - nikkeli , englanti titanium - titanium , English Naval ordnance laboratory , lyhenne NOL - US Naval Artillery Laboratory ) - metallien välinen yhdiste , titaanin ja nikkelin yhdiste prosenttiosuudessa 45% (titaani) - 55% (nikkeli) ja yhtä monta atomia jokaista ainetta. Nimi saatiin yhdistelmästä kaavasta (NiTi) ja sen paikan nimen lyhenteestä, jossa se kehitettiin ( N aval O rdnance L laboratorio→NOL) . Epätavallisesti tällä yhdisteellä on muotomuistiominaisuus . Jos monimutkaisen muodon osa kuumennetaan punaiseen lämpöön, se muistaa tämän muodon. Huoneenlämpötilaan jäähtymisen jälkeen osa voi vääntyä, mutta yli 40 °C kuumennettaessa se palauttaa alkuperäisen muotonsa. Tämä käyttäytyminen johtuu siitä, että itse asiassa tämä materiaali on metallien välinen yhdiste , eikä klassinen seos, ja alkuperäisten materiaalien (Ni, Ti) ominaisuuksia ei käytännössä ilmaistu siinä. Ainutlaatuisen tekee siitä se ominaisuus, jonka ansiosta sammuttamisen aikana atomien keskinäinen järjestys määräytyy, mikä johtaa muodon muistiin.
Muotomuistiefektin löytö juontaa juurensa vuoteen 1932, jolloin ruotsalainen tutkija Arne Olander huomasi tämän ominaisuuden ensimmäisen kerran kulta-kadmium-seoksissa. Sama vaikutus havaittiin kupari-sinkkiseoksissa 1950-luvun alussa. Neuvostoliiton metallurgit G. V. Kurdyumov ja L. G. Khandros ennustivat vuonna 1948 ja löysivät vuonna 1949 alumiinipronssiin perustuvan seoksen, jolla oli kyky merkittävien plastisten muodonmuutosten jälkeen palauttaa alkuperäinen muotonsa kuumennettuna tiettyyn lämpötilaan. Vuonna 1980 tämä keksintö tunnustettiin löydökseksi ja se tunnettiin nimellä Kurdyumov-ilmiö (termoelastisen tasapainon ilmiö martensiittisen tyyppisten faasimuutosten aikana on Kurdyumov-ilmiö. Löytö nro kokeellinen löytö). Vuonna 1962 William Buhler löysi yhdessä Frederick Wangin kanssa vahvan muodon muistiefektin nikkeliin ja titaaniin perustuvasta seoksesta tehdessään tutkimusta merivoimien laboratoriossa. Vaikka nitinolin mahdolliset sovellukset tunnistettiin välittömästi, varsinaiset yritykset kaupallistaa seos tapahtui kymmenen vuotta myöhemmin. Tämä viive johtui suurelta osin lejeeringin sulatuksen, jalostuksen ja työstön äärimmäisestä vaikeudesta.
Seoksen valmistus on melko monimutkainen prosessi, joka koostuu useista vaiheista:
Tuotantoa vaikeuttaa se, että korkealaatuisen metalliseoksen saamiseksi on tarkistettava huolellisesti primäärikomponenttien määrä, ja sulattaessa titaani on helposti vuorovaikutuksessa kaasujen kanssa [3] , minkä vuoksi sulatus tapahtuu käyttämällä tyhjiöinduktiomenetelmä ja tyhjiökaari uudelleensulatus. Myös nitinolin lämpökäsittely vaatii suurta tarkkuutta, koska kesto ja lämpötila vaikuttavat voimakkaasti faasimuutoslämpötiloihin.
Tyhjiöinduktiomenetelmässä alkuperäinen harkko valmistetaan grafiittiuuneissa. Tämä mahdollistaa hyvin sekoitetun seoksen, mutta jonkin verran titaani - hiili -sidosta tapahtuu . Tyhjiökaari uudelleensulatus on tarpeen epäpuhtauksien ja inkluusioiden vähentämiseksi sekä tarvittavan valurakenteen aikaansaamiseksi. Tätä seuraa valu aihioiden saamiseksi ja tarvittavan muodon antaminen aihioille.
Materiaalia käytetään lääketieteessä erityisesti sellaisten potilaiden hoitoon, joilla on tuki- ja liikuntaelinten sairauksia ja vammoja: pectus excavatum ("suutarin rintakehä"), nikamamurtumat, Hallux Valgus (kuhmuja jaloissa). Sitä käytetään myös hammaslääketieteessä oikomishoidossa: kannatinjärjestelmien metallikaaret on valmistettu tästä materiaalista. [5] [6]