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설명
니티놀은 니켈(Ni)과 티타늄(Ti)을 대략 1:1의 원자 비율로 구성한 형상기억합금이다. 이 합금은 독특한 형상기억 효과와 초탄성 특성을 지니고 있어, 의료기기 및 항공우주 분야와 같은 첨단 기술 분야에서 핵심 소재로 자리매김하고 있다.
주요 특성
1. 형상 기억 효과: 이 합금은 저온에서 임의로 변형될 수 있으며(마르텐사이트 상), 변태 온도(Af) 이상으로 가열하면 고온에서 자동으로 원래의 형상을 회복한다(오스테나이트 상).
2. 초탄성(유사탄성): 변태 온도 이상에서는 이 물질이 일반 금속의 경우 <1%에 불과한 것에 비해 8%–10%에 달하는 초고강도 탄성 변형을 견딜 수 있으며, 가해진 응력을 제거하면 즉시 원래의 형상으로 복원됩니다.
3. 생체적합성: 표면에 이산화티타늄(TiO₂) 패시베이션 피막이 형성되어 니켈 이온의 용출을 억제합니다. 이 소재는 무독성이며 내식성이 뛰어나고 인체 조직과 우수한 생체적합성을 보입니다.
4. 기타 우수한 특성
- 내식성: 스테인리스강보다 우수하며, 체액, 해수, 산 및 알칼리에 대한 내성이 뛰어납니다.
- 진동 감쇠: 내부 상변화가 에너지를 소산시켜 우수한 감쇠 성능을 제공합니다.
- 물리적 특성: 밀도 6.45 g/cm³, 녹는점 약 1310°C.
주요 적용 분야
1. 의료
- 중재적 의료기기: 혈관 스텐트, 심장 폐쇄기, 필터.
- 치과 교정: 초탄성 아치와이어, 치과 교정용 와이어.
- 정형외과/외과: 골수내 금속나사, 골판, 수술용 봉합침.
2. 항공우주
- 위성 안테나: 발사 시 접혀 있다가 궤도에서 햇빛에 노출되면 자동으로 전개됩니다.
- 체결제품/밀봉재: 온도 제어형 자동 조임, 미끄럼 방지, 고온 밀봉.
3. 산업 및 민간
- 전자·자동차: 온도 스위치, 센서, 쇼크 업소버.
공통 성적
- NiTi-01 (55-니티놀): 니켈 함량 약 55 wt%, 변태 온도 0–40°C. 가장 널리 사용되는 등급입니다.
- NiTi-02: 니오븀(Nb)을 첨가하여 변태 온도 범위를 넓히고 히스테리시스를 증대시켜, 온도 제어 부품에 사용됩니다.
핵심 포인트 처리
- 진공 아크/유도 용융 → 열간 단조/냉간 압연 → 열처리(용체화 처리 + 노화 처리) 공정을 통해 변태 온도를 정밀하게 제어한다.
- 냉간 가공 후에는 반드시 소둔 처리를 실시해야 하며, 그렇지 않을 경우 재료가 취성화되어 균열이 발생하기 쉬워집니다.
니티놀(55NiTi)의 완전한 물리적 및 기계적 특성 표
표준 의학용 오스테나이트 상태(Af ≈ 37°C, 체온형)
(표 데이터는 전형적인 엔지니어링 평균치로, 도면, 보고서 및 자재 선정에 직접 활용하기에 적합합니다.)
기본 물리적 특성
| 재산 | 가치 | 비고 |
| 합금 성분 | Ni ≈ 55 중량%, Ti ≈ 45 중량% | 표준 니켈-티타늄 형상 기억 합금 |
| 밀도 | 6.45 g/cm³ / 6450 kg/m³ | 티타늄 합금 및 스테인리스강보다 가볍다 |
| 녹는점 | 1280–1310 °C | |
| 열전도율 | 18–20 W/(m·K) | 열전도성이 낮아 가공 중 과열되기 쉽다. |
| 전기 저항률 | 80–100 μΩ·cm | 전기 전도성이 낮음; 상변화를 위해 전기 가열이 가능 |
| 선형 열팽창 계수 (오스테나이트) | 11×10⁻⁶ /°C | 상전이 중의 상당한 부피 변화 |
| 자기 특성 | 비자성(약한 상자성) | MRI 호환, 아티팩트 없음 |
기계적 및 물리적 특성 (코어)
| 재산 | 오스테나이트(체온 이상) | 마르텐사이트 (저온) |
| 영률 | 60–80 GPa | 20–30 GPa |
| 항복 강도 | 500–800 MPa | 매우 낮고, 쉽게 변형될 수 있는 |
| 인장 강도 | 900–1200 MPa | — |
| 최대 초탄성 회복 변형률 | 6%–8% | 임의로 소성 변형될 수 있습니다. |
| 피로 성능 | 탁월하며, 수백만 회의 사이클을 무결점으로 견딥니다. | 가난한 |
| 변형 온도 Af (의료용 등급) | 32–37 °C | 이 온도 이하에서는 마르텐사이트(연함) |
내식성 및 생물리학적 특성
| 재산 | 가치 |
| 내식성 | 316L 스테인리스강 및 순티타늄보다 훨씬 우수합니다. |
| 표면 수동 피막 | 안정적이고 밀도 높은 TiO₂ 박막 |
| 니켈 이온 방출 | 극도로 낮은, 생체적합성 |
| 생체적합성 | 의료용 임플란트 적용에 안전 |
키워드
니켈-티타늄 합금
분류
WhatsApp：8613592098266
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뤄양 국립대학 과학공원,
중국 뤄양시 젠시구 펑라이로 2호
