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1、形狀記憶效應：這是鎳鈦合金的核心特性。 形狀記憶是當一定形狀的母相由Af溫度（鎳鈦合金的相變溫度）以上冷卻到Mf溫度（馬氏體轉變溫度）以下形成馬氏體后，將馬氏體在Mf以下溫度形變，經加熱至Af溫度以下，伴隨逆相變，材料會自動恢復其在母相時的形狀。實際上形狀記憶效應是鎳鈦合金的一個由熱誘發的相變過程。
2、超彈性：鎳鈦合金具有極強的超彈性，其彈性可以達到8%，遠高于普通金屬材料。這種超彈性使得鎳鈦合金在承受較大應力時能夠發生馬氏轉變，從馬氏體變為奧氏體，從而吸收大量能量并變形，當應力去除后，又能夠恢復到初始形狀。鎳鈦合金展示的超彈性，使其在醫學領域用途廣泛。
3、耐磨耐腐蝕性：鎳鈦合金表面會形成一層致密的二氧化鈦 (TiO2)氧化膜，起到物理和化學屏障的作用，從而使鎳鈦合金具有優異的抗腐蝕性，有研究表明鎳鈦絲的抗腐蝕性能與不銹鋼絲相仿。由于鎳鈦合金超彈性及馬氏體自適應行為、良好的應變硬化能力和抗疲勞性使它的耐磨性能高于一般材料。
4、生物相容性：在生物相容性方面，與臨床參考對照材料AISI316L不銹鋼相比，鎳鈦沒有細胞毒性、神經毒性、遺傳毒性或過敏性，且鎳鈦的應力-應變行為與骨骼和肌腱非常相似，使用鎳鈦可以縮短愈合時間，減少對周圍組織的創傷，且能夠與人體組織兼容，不會引起明顯的排異反應或過敏反應。這使得它可以安全的用于制造各種植入體和醫療器械，如植入物、支架、導管等。
5、抗毒性：鎳鈦形狀記憶合金是一種鎳鈦等原子合金,含約50%的鎳,而已知鎳有致癌和促癌作用。一般情況下，表面鈦氧化層充當了一種屏障，使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性，表面層的TixOy和TixNiOy能抑制Ni的釋放。
6、高強度和低密度：鎳鈦合金具有高強度和輕量化的特點，能夠提供足夠的強度保持器械和植入物的輕量化。這使得它在制造需要強度和輕量化的醫療器械和植入物時非常有用。
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