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形狀記憶合金是通過(guò)熱彈性與馬氏體相變及其逆變而具有形狀記憶效應(yīng)的由兩種以上金屬元素所構(gòu)成的材料。迄今為止，人們發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶效應(yīng)的合金有50多種，在航空航天、機(jī)械電子、生物醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。下文將舉例介紹電子探針（EPMA）在鎳-鈦形狀記憶合金中的應(yīng)用。

圖1. 島津場(chǎng)發(fā)射電子探針EPMA-8050G

島津EPMA-8050G型電子探針（圖1）搭載高質(zhì)量場(chǎng)發(fā)射電子光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合島津特有的52.5°高X射線取出角和全聚焦晶體，可以實(shí)現(xiàn)：

01*的空間分辨率

EPMA-8050G可達(dá)到的更高級(jí)別的二次電子圖像分辨率3nm（加速電壓30kV）。

（加速電壓10kV時(shí)20nm@10nA/50nm@100nA/150nm@1μA）

02大束流更高靈敏度分析

可實(shí)現(xiàn)其他儀器所不能達(dá)到的大束流（加速電壓30kV時(shí)可達(dá)3μA）。在超微量元素的檢測(cè)靈敏度上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，將元素面分析時(shí)超微量元素成分分布的可視化成為現(xiàn)實(shí)。

按原子比由Ti和Ni各占50%的合金稱為鎳-鈦合金(Nitinol)，具有良好的形狀記憶性能和超彈性性能。形狀記憶合金具有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，即變形到任意形狀后，加熱到相變溫度(相變點(diǎn))或更高時(shí)，能恢復(fù)變形前的原始形狀，而超彈性合金則是在載荷作用下變形，在載荷消除后恢復(fù)原始形狀。相變溫度大致可以在0℃-100℃之間變化，主要通過(guò)改變Ti和Ni的合金原子比值或者加入1%或更少的第三相元素（比如Cr、Co、Cu等）。

正畸金屬絲是一種典型的鎳-鈦合金，具備形狀記憶和超彈性性能，主要的選材差異在于根據(jù)患者的牙周狀況和對(duì)疼痛的敏感程度來(lái)選擇具有不同相變溫度的矯正材料。圖2. 展示了正畸金屬絲中主要的合金元素面掃描圖像及相分析結(jié)果，清晰可見材料基體的元素組成以及其中離散分布的微米級(jí)別的混合相結(jié)構(gòu)。

圖2. 正畸金屬絲中各合金元素面掃描圖像及相分析結(jié)果

選擇三種具有不同相變溫度的正畸材料分別進(jìn)行定量分析，結(jié)果如表1所示，總含量低于1%的Cr元素存在較為明顯的含量差異。

表1. Af27、Af35、Af40型號(hào)正畸金屬絲元素定量測(cè)試結(jié)果

結(jié)合圖3. 展示的三種不同型號(hào)的元素面掃描結(jié)果，可以更清楚地看到Cr元素含量的差異，同時(shí)離散分布的點(diǎn)狀微結(jié)構(gòu)中Ni元素被替代的情況也存在差別。

圖3. 各型正畸金屬絲中的元素面掃描圖像（a）Af27，（b）Af35，（c）Af40

圖4. 展示了放大條件下Af27材料中微結(jié)構(gòu)的元素面掃描及相分析結(jié)果，表明多化合物混合相的存在。

圖4. Af27正畸金屬絲中化合物相分析

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