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ASTM F2516 超弹性镍钛合金(镍钛诺)材料拉伸测试

ASTM F2516 Tension Testing of Nitinol Materials | Instron

ASTM F2516 规定了评估超弹性镍钛合金(镍钛诺)材料拉伸性能的标准测试方法。与传统材料不同,镍钛诺表现出独特的性能 - 其结构会随温度变化和机械应力的施加而改变。

这导致在加载和卸载过程中出现不同的应力-应变曲线。为了准确捕捉这种行为,ASTM F2516 测量上下平台强度,而不是单一的屈服强度。

测试包括将材料拉伸至 6% 应变,卸载至小于 7MPa 的值,然后拉伸至断裂 - 这提供了其力学性能的全面视图。

镍钛诺的用途是什么?

镍钛诺的独特性能使其在生物医学领域中不可或缺。它常用于制造支架、牙科弓丝、导管导丝、骨折固定装置和活检钳。

镍钛诺最显著的特征之一是其形状记忆性:当在特定温度下成形时,它会"记住"那个形状。冷却后可以重新塑形,但一旦重新加热到原始温度,它会自动恢复到初始形态。这种性能在支架设计中特别有用。由镍钛诺制成的支架可以被压缩以便于通过血管输送,然后在达到体温时展开到预期的圆柱形状。

镍钛诺在正畸学中也被广泛使用。使用镍钛诺丝制成的牙套利用口腔的热量激活丝材的记忆效应,逐渐将牙齿调整到位。与传统牙套相比,镍钛诺丝材能保持恒定压力,需要较少调整,提高了患者舒适度和治疗效率。

测试设置

ASTM F2516 通常使用双立柱试验系统进行测试,如 Instron 6800 系列万能试验系统,它能为超弹性材料提供所需的精度和控制。5 kN 负荷传感器通常适用于大多数镍钛诺试样。

Bluehill Universal 的生物医学应用模块中提供了一个预配置的 ASTM F2516 测试方法,并且需要 TestProfiler 模块来执行完整的测试序列。

ASTM F2516 测试设置
1) 6800 系列万能材料试验系统
2) Bluehill Universal 软件
3) 2580 系列载荷传感器
4) 2714-005 气动绳线夹具和纱线夹具

ASTM F2516 镍钛诺丝材测试设置

夹具和固定装置

ASTM F2516 测试的夹具选择取决于试样直径。气动绳索和纱线夹具适用于较小直径,提供安全和温和的夹持。对于较大试样,带有齿面的气动平推夹具在整个测试过程中提供恒定的夹持力,防止滑动。

 

2712-041-02-03

气动平推拉伸夹具
1 kN 型号 | 目录编号 2712-041

气动绳线夹具
1 kN 型号 | 目录编号 2714-005

应变测量

ASTM F2516 测试中的应变测量取决于镍钛丝的直径。对于 0.2 毫米或更小的样品,可以使用横梁位移精确测量应变。对于大于 0.2 毫米的导线,则需要 C 级引伸计。常用的选择包括 Instron AutoX750 自动接触式引伸计 和 AVE3 高级视频引伸计,因为传统的夹式设备可能会因其重量以及与精细样品的相互作用而引入误差。

此外,试样直径和标距长度决定了适当的测试速度。为简化设置,可以使用 Bluehill Universal 中的Expression Builder 根据试样参数自动调整测试速度以符合标准要求。

温度控制也至关重要。测试必须在比材料奥氏体终止转变温度高至少 5°C 的温度下进行,以确保镍钛诺完全处于奥氏体相。在此阈值以下测试可能导致部分相变,影响结果的准确性。