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ASTM F2516 超彈性鎳鈦合金(鎳鈦諾)材料拉伸測試

ASTM F2516 Tension Testing of Nitinol Materials

ASTM F2516 規定了評估超彈性鎳鈦合金(鎳鈦諾)材料拉伸特性的標準測試方法。與傳統材料不同,鎳鈦諾展現出獨特的行為 - 其結構會隨溫度變化和機械應力的施加而改變。

這導致在加載和卸載過程中出現不同的應力-應變曲線。為了準確捕捉這種行為,ASTM F2516 測量上下平台強度,而不是單一的屈服強度

測試包括將材料拉伸至 6% 應變,卸載至小於 7MPa,然後拉伸至斷裂 - 全面展示其機械性能。

鎳鈦諾的用途是什麼?

鎳鈦諾的獨特特性使其在生物醫學領域中不可或缺。它常用於製造支架、牙科弓絲、導管導絲、骨折固定裝置和活檢鉗。

鎳鈦諾最顯著的特徵之一是其形狀記憶性:當在特定溫度下成形時,它會「記住」該形狀。冷卻後可以重新塑形,但一旦重新加熱到原始溫度,它會自動恢復到初始形態。這種特性在支架設計中特別有用。由鎳鈦諾製成的支架可以被壓縮以便於通過血管輸送,然後在達到體溫時展開成預期的圓柱形狀。

鎳鈦諾在正畸學中也被廣泛使用。使用鎳鈦諾線製成的牙套利用口腔的熱量啟動線材的記憶效應,逐漸將牙齒調整到位。與傳統牙套相比,鎳鈦諾線材能保持恆定壓力,需要較少調整,提高了患者舒適度和治療效率。

測試設置

ASTM F2516 通常使用雙柱測試機進行測試,如 Instron 6800 系列萬能測試系統,它能為超彈性材料提供所需的精確度和控制。5 kN 負載元件通常適用於大多數鎳鈦諾樣品。

預先配置的 ASTM F2516 測試方法可在 Bluehill Universal 的生物醫學應用模組中取得,並需要 TestProfiler 模組來執行完整的測試序列。

ASTM F2516 測試設置
1) 6800 系列萬能測試系統
2) Bluehill Universal 軟體
3) 2580 系列負載元件
4) 2714-005 氣動繩索和紗線夾具

ASTM F2516 鎳鈦諾線材測試設置

夾具和固定裝置

ASTM F2516 測試的夾具選擇取決於樣品直徑。氣動繩索和紗線夾具適用於較小直徑,提供安全溫和的夾持。對於較大樣品,帶有齒面的氣動側向夾具可在整個測試過程中提供恆定的夾持力,防止滑動。

 

氣動側向拉伸夾具
1 kN 型號 | 目錄編號 2712-041

氣動繩索和紗線拉伸夾具
1 kN 型號 | 目錄編號 2714-005

應變測量

ASTM F2516 測試中的應變測量取決於鎳鈦諾線材的直徑。對於 0.2 mm 或更小的樣品,可以使用橫梁位移準確測量應變。對於大於 0.2 mm 的線材,需要使用 C 級引伸計。常用選擇包括 Instron AutoX750 自動接觸式引伸計AVE3 進階影像延伸計,因為傳統的夾式裝置可能因其重量和與精細樣品的相互作用而引入誤差。

此外,試片直徑和標距長度決定了適當的測試速度。為了簡化設定,Bluehill Universal 中的 Expression Builder 可用於根據試片參數自動調整測試速度,以符合標準。

溫度控制也至關重要。測試必須在比材料奧氏體終止轉變溫度高至少 5°C 的溫度下進行,以確保鎳鈦諾完全處於奧氏體相。在此閾值以下進行測試可能導致部分相變,影響結果的準確性。