NiTi形状记忆合金在血管支架应用中的初步研究

论文摘要

NiTi形状记忆合金由于具有出色的形状记忆效应（SME）和超弹性（SE）效应而倍受人们关注。因其具有可恢复应变大、输出应力高、生物相容性好等显著优点,因此将NiTi支架的介入治疗技术引入心血管治疗是极具发展前景的方向之一。本文着眼于工业化实际应用效果,对支架的性能进行了相关研究。本文首先采用商用NiTi合金丝研究了热处理工艺对近等原子比NiTi合金的超弹性的影响。结果表明:NiTi支架的热处理工艺的目的主要是实现支架段的定型和提高机械性能;NiTi丝的热处理要求第二次热处理需要采用比第一次更高的温度或更长的时间。这是由于NiTi原丝内部存在较大的冷加工储能,当第一次热处理时,该储能提供了定型时晶格移动所需能量;第二次热处理时冷作储能已经消失,因此需要更多的能量来达到定型效果,表现为热处理时需采用更高的温度或更长的时间。结合支架段的实际制作及使用要求,确定480℃×5min+500℃×5min为最优的热处理参数。其次讨论了不同表面处理方式对NiTi丝抗疲劳腐蚀性能的影响。结果表明:在几种表面处理方式中电化学抛光显著改善表面质量,提高NiTi合金试样的疲劳寿命;与酸洗、机械处理及热氧化处理后的表面相比,NiTi合金电化学抛光表面具有更好的耐蚀性能。本文最后采用有限元分析软件MSC.MARC对一种商用支架设计的应变进行了模拟,得到以下结论:由于结构不同,支架各部分的应变不尽相同,最大应变均出现在支架段的弓部;变高支架段出现的应变较大,且最大应变易出现在长边与短边的交界处;对于释放后进入工作状态的支架,裸段的应变最小,而小波段和主体段的应变量较大,其中以小波段最大;交互应变越大,支架的疲劳性能越差。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 NiTi合金的相变特性及物理性能
• 1.2.1 NiTi合金的M相变
• 1.2.2 NiTi合金的相变类型
• 1.2.3 NiTi合金的物理性能
• 1.3 NiTi形状记忆合金在介入产品中的应用
• 1.3.1 支架介入治疗方法概述
• 1.3.2 支架设计中的结构及材料因素
• 1.3.3 医用植入支架的分类
• 1.3.4 NiTi形状记忆合金支架及其应用
• 1.4 支架用NiTi合金的研究现状
• 1.4.1 医用NiTi合金的研究现状
• 1.4.2 NiTi支架应用中的主要问题
• 1.5 本文的研究意义及内容
• 参考文献
• 第二章 实验方法
• 2.1 引言
• 2.2 NiTi丝样品的制备方法
• 2.2.1 NiTi丝的准备
• 2.2.2 NiTi丝的热处理
• 2.2.3 NiTi丝的物性分析
• 2.2.4 NiTi合金的相变特性
• 2.3 拉伸实验方法
• 2.4 表面处理方法
• 2.5 腐蚀测试方法
• 2.6 有限元分析方法
• 参考文献
• 第三章 NiTi合金丝的热处理
• 3.1 引言
• 3.2 NiTi合金超弹性的理论模型
• 3.3 医用内支架热处理工艺的目的
• 3.3.1 形状记忆合金医用内支架性能指标
• 3.3.2 热处理的目的
• 3.4 实验设计
• 3.5 实验结果与讨论
• 3.5.1 超弹性性能
• 3.5.2 断裂强度
• 3.5.3 验证实验
• 3.5.4 回复温度
• 3.5.5 实验结果分析
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第四章 NiTi丝表面处理对疲劳和腐蚀性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 支架的表面质量和表面处理技术
• 4.2.1 镍钛形状记忆合金表面处理
• 4.2.2 表面处理对镍钛合金性能的影响
• 4.3 NiTi丝表面处理对疲劳的影响
• 4.4 NiTi丝表面处理对腐蚀的影响
• 4.4.1 镍钛合金的耐蚀性能
• 4.4.2 表面处理对镍钛合金耐蚀性能的影响
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 NiTi支架的有限元分析
• 5.1 引言
• 5.2 NITi 合金支架的结构与工作原理
• 5.3 NiTi合金支架模型
• 5.3.1 NiTi合金相变模型
• 5.3.2 NiTi合金材料模型
• 5.4 基于支架的有限元模拟
• 5.4.1 实体模型的建立
• 5.4.2 材料参数的选用
• 5.5 数据后处理
• 5.5.1 不同状态下的应变结果
• 5.5.2 疲劳模拟
• 5.6 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 对下一阶段研究的设想与展望
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文及研究成果
• 上海交通大学学位论文答辩决议书