Une partie de la déformation d’un échantillon martensitique est réversible par mouvement des interfaces entre variantes lors de l’arrêt de la contrainte. Le déplacement des interfaces des variantes de martensite consomme de l’énergie ainsi l’alliage possède de remarquables propriétés d’amortissement [voir 6, voir 7].
Les propriétés uniques des alliages à mémoire de forme en font un choix judicieux pour de nombreuses utilisations. La plupart des applications commerciales des alliages à mémoire de forme est regroupée en 3 catégories : dispositifs superélastiques, dispositifs à mémoire de forme et dispositifs martensitiques.
Les dispositifs superélastiques en alliages NiTi sont utilisés pour des applications qui exigent une flexibilité et une déformation extraordinaire. L'élasticité de ces alliages peut atteindre dix fois celle de l'acier. De plus, ils peuvent fournir une force constante sur une gamme étendue de contrainte. Exemples biomédicaux de dispositifs superélastiques :
• Stents vasculaires, Å“sophagiens et biliaires ;
• Fils de guidage ;
• Crochets chirurgicaux de localisation ;
• Instruments chirurgicaux de laparoscopie ;
• Agrafes chirurgicales ;
• Instruments d’endodontie ;
• Arcs orthodontiques.
Les dispositifs à mémoire de forme utilisent cette propriété pour récupérer une forme particulière lors du chauffage au-dessus de leurs températures de transformation. Celles-ci peuvent être ajustées pour que le dispositif s’active avec précision à une température donnée. Exemples de dispositif à mémoire de forme :
• Filtres pulmonaires pour embolie ;
• Stents vasculaires ;
• Arcs orthodontiques.
La phase martensitique des alliages NiTi présente d’excellentes caractéristiques d'atténuation d'énergie (amortissement) et elle est remarquablement résistante à la fatigue. Exemples de dispositifs martensitiques :
• Outils chirurgicaux déformables ;
• Fils à forte résistance à la fatigue.
Les principales propriétés des alliages nickel-titane sont résumées dans le tableau suivant :
Masse volumique (g.cm-3) | 6,4-6,5 |
Module de Young en traction E (GPa) | 70-98 (A)/20-35 (M) |
Limite d’élasticité austénite (MPa) | 100-800 |
Limite d’élasticité martensite (MPa) | 50-300 |
Charge à la rupture (MPa) | 800-1500 |
Températures de transformation (°C) | -200 à +120 |
Enthalpie de transformation (J.g-1) | 19-28 |
Hystérésis de la transformation (°C) | 20-40 |
Déformation maximale en traction récupérable par mémoire (%) (monocristal) | 6-8 |
Déformation superélastique (%) / monocristal | 10 |
Déformation superélastique (%) / polycristal | 4-10 |
Température de fusion (°C) | 1240-1310 |
Conductivité thermique (W/m.K) | 18 (A)/8,6 (M) |
Coefficient d’expansion thermique (10-6/K) | 10-11 (A)/6,6 (M) |
Résistance à la corrosion | Excellente |
Biocompatibilité | Excellente |