設(shè)計(jì)驗(yàn)證里一切參數(shù)都對(duì)的，樣件也過(guò)了功能測(cè)試，但支架的某一支撐桿，就是在疲勞里“猝不及防”地?cái)嗔恕?/span>
沿?cái)嗫谝宦纷?，SEM 下常能看到一個(gè)不起眼的黑點(diǎn)或亮點(diǎn)——那多半就是非金屬夾雜（NMI）。它像嵌進(jìn)橡皮筋里的小石子，日拱一卒，最終把整體搞崩。
沒(méi)錯(cuò)，這次我們來(lái)聊一聊非金屬夾雜（NMI），ASTM F2063第9.2章節(jié)有提到。
一、夾雜是什么？
在醫(yī)用級(jí)鎳鈦（Nitinol）里，常見(jiàn)夾雜主要是鈦的化合物，例如碳化鈦 TiC、氧化物 Ti?Ni?O? / TiO?，偶見(jiàn)氮化物 TiN；它們來(lái)源于冶煉環(huán)節(jié)的微量碳、氧、氮，以及坩堝/渣系帶入。VIM（真空感應(yīng)熔煉）使用石墨坩堝時(shí)更容易引入碳化物；隨后 VAR/EBR 等二次重熔可一定程度降低夾雜尺寸與數(shù)量，但無(wú)法“魔法消除”。這些夾雜在拉拔/軋制中還會(huì)被拉長(zhǎng)成“串狀”，沿加工方向排布。
二、它到底影響什么？
疲勞：大多數(shù)裂紋，就從它開始
在超彈鎳鈦的高周疲勞中，裂紋往往萌生于夾雜/夾雜-基體界面。高純度/低夾雜的熔煉路線，能顯著抬升疲勞極限：有研究在 10^7–10^8 周期范圍內(nèi)，高純VAR 或 VAR/EBR 材料的疲勞應(yīng)變極限提升可達(dá)約 2×甚至 ~2.75×（不同測(cè)試方法 & 平均應(yīng)變條件下）。也有工作提出一個(gè)直觀“閾值”：長(zhǎng)度 ≥ 2 μm 的夾雜數(shù)量與線材旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度呈明顯相關(guān)。
再進(jìn)一步，10^9 周期層面的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞研究也顯示：在醫(yī)用級(jí)鎳鈦里，一旦有裂紋萌生，“短裂紋”階段非常短，很快就達(dá)臨界尺寸并發(fā)生失效——這也是為什么我們對(duì)“萌生點(diǎn)”（夾雜）的執(zhí)念要強(qiáng)一些。
ps：同樣的材料，加載均值應(yīng)變、預(yù)壓縮歷史也會(huì)改變疲勞表現(xiàn)（高壓縮預(yù)應(yīng)變會(huì)拉低疲勞壽命），做壽命圖時(shí)別忽略歷史工藝的“影子”。
腐蝕/鎳析出：小坑口，大問(wèn)題
夾雜旁的基體往往組織/成分不均，容易形成微電偶，在極化測(cè)試?yán)锔绨l(fā)生點(diǎn)蝕/擊穿；即使做了電解拋光（EP），“夾雜有多大”依舊是決定性因素——有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)平均夾雜直徑超過(guò)約 8 μm時(shí)，EP 鎳鈦更容易在循環(huán)極化里發(fā)生擊穿；相反，夾雜面積分?jǐn)?shù) <0.1%的樣品，耐蝕性能顯著更穩(wěn)。耐蝕性差時(shí)，鎳釋放與局部炎癥風(fēng)險(xiǎn)自然隨之上升。
三、它們從哪來(lái)？哪幾步最關(guān)鍵
冶煉源頭：VIM 階段可能引入 TiC；氧、氮來(lái)源于原料與爐內(nèi)殘余氣體；后續(xù)VAR / EBR能進(jìn)一步凈化，但不同廠家的“高純/ELI/HP”路線差異很大。（據(jù)說(shuō)國(guó)內(nèi)西安某熔煉廠家的H721可以把夾雜控制在極低水平，O/C和NMI遠(yuǎn)低于ASTM F2063的上限要求）
加工放大：拉拔與軋制會(huì)把顆粒“拉細(xì)拉長(zhǎng)”成串狀?yuàn)A雜，在受彎/扭區(qū)域形成長(zhǎng)條形應(yīng)力集中。
表面/外來(lái)顆粒：機(jī)加工、清洗、熱處理、激光切割后，表面也可能“沾”上外來(lái)夾雜，這類更容易直接作為表面裂紋的起點(diǎn)。
四、研發(fā)的我們能做什么？
1）采購(gòu)與來(lái)料階段
要求并核對(duì) ASTM F2063 符合性（含相變溫度、化學(xué)成分、夾雜清潔度條款），索取熔煉路線與氣體/間隙元素（O、C、N）的控制數(shù)據(jù)；對(duì)“高純/ELI/HP”批次單獨(dú)建檔。
2）工藝與表面
電化學(xué)拋光（EP）+ 鈍化：EP 能移除表面微缺陷、緩解應(yīng)力集中、提升耐蝕/疲勞表現(xiàn)，但不能消滅深部夾雜，所以它是“最后一道表面減載手段”，不是萬(wàn)靈藥。
3）設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
將“尺寸限值”寫入規(guī)范
五、和供應(yīng)商怎么對(duì)齊？你可以這樣問(wèn)
1）你們這爐是 VIM+VAR還是 VIM+EBR/其他？相應(yīng)的O/C/N典型值和波動(dòng)范圍能否給一個(gè)近 12 個(gè)月的統(tǒng)計(jì)。
2）ASTM F2063里的夾雜評(píng)估，你們是在哪一截面尺寸做的？如果我們需要復(fù)驗(yàn)，能否按同方法復(fù)現(xiàn)？
3）對(duì)“高純/ELI/HP”批次，你們有疲勞對(duì)比數(shù)據(jù)嗎？能否提供代表性曲線。
六、分享研發(fā)的典型誤區(qū)
1）“電拋?zhàn)銎亮?，就安全?rdquo;？
No，EP 對(duì)表面很好，但對(duì)深部夾雜無(wú)能為力；裂紋一旦從里層起步，表面多亮也沒(méi)用。
2）“材料差不多，工藝能救”？
No，材料清潔度是一票否決級(jí)別，后續(xù)工藝只能錦上添花，很難“起死回生”。高純路線帶來(lái)的疲勞提升已經(jīng)被多項(xiàng)研究反復(fù)證實(shí)。
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