Biomaterialien

Welche Aussage beschreibt den Mechanismus der Superelastizität von Ni-Ti-Legierungen (etwa 50 Atom-% Ni) für kieferorthopädische Drähte und Stents zutreffend? Die Einsatztemperatur liegt über der Rückumwandlungs-Endtemperatur Af.

  1. AEs tritt plastische Verformung durch Versetzungsgleiten auf, doch bei Ni-Ti laufen die Versetzungen beim Entlasten zurück, und die Form stellt sich wieder her
  2. BFeine Ausscheidungen blockieren die Versetzungsbewegung, sodass der E-Modul größer als der von Stahl wird und sich die Legierung weniger verformt
  3. CUnter Last wandelt die Mutterphase in Martensit um (spannungsinduzierte martensitische Umwandlung), beim Entlasten wandelt sie zurück, und die Dehnung geht zurück
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Lösung: C. Unter Last wandelt die Mutterphase in Martensit um (spannungsinduzierte martensitische Umwandlung), beim Entlasten wandelt sie zurück, und die Dehnung geht zurück

Oberhalb von Af ist die Mutterphase mit B2-Struktur stabil. Wird eine Spannung aufgebracht, wandelt sie bei einer bestimmten Spannung in Martensit um (spannungsinduzierte martensitische Umwandlung), und bei nahezu konstanter Spannung entsteht eine große Dehnung. Beim Entlasten wird der Martensit instabil und wandelt in die Mutterphase zurück, sodass sich Dehnungen bis etwa 6–8 % zurückbilden. Diese Eigenschaft, sich bei nahezu konstanter Kraft stark zu verformen und wieder in die Ausgangsform zurückzukehren, nutzen kieferorthopädische Drähte, die Zähne mit konstanter Kraft bewegen, und Stents, die dünn zusammengefaltet in Blutgefäße eingeführt werden. Plastische Verformung durch Versetzungsgleiten ist eine bleibende Dehnung, die beim Entlasten nicht zurückgeht. Eine Verfestigung durch Ausscheidungen erhöht nur die Streckgrenze; der Elastizitätsmodul ändert sich kaum, und die Superelastizität wird damit nicht erklärt.

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