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1、形状记忆效应：这是镍钛合金的核心特性。 形状记忆是当一定形状的母相由Af温度（镍钛合金的相变温度）以上冷却到Mf温度（马氏体转变温度）以下形成马氏体后，将马氏体在Mf以下温度形变，经加热至Af温度以下，伴随逆相变，材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。
2、超弹性：镍钛合金具有极强的超弹性，其弹性可以达到8%，远高于普通金属材料。这种超弹性使得镍钛合金在承受较大应力时能够发生马氏转变，从马氏体变为奥氏体，从而吸收大量能量并变形，当应力去除后，又能够恢复到初始形状。镍钛合金展示的超弹性，使其在医学领域用途广泛。
3、耐磨耐腐蚀性：镍钛合金表面会形成一层致密的二氧化钛 (TiO2)氧化膜，起到物理和化学屏障的作用，从而使镍钛合金具有优异的抗腐蚀性，有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝相仿。由于镍钛合金超弹性及马氏体自适应行为、良好的应变硬化能力和抗疲劳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，与临床参考对照材料AISI316L不锈钢相比，镍钛没有细胞毒性、神经毒性、遗传毒性或过敏性，且镍钛的应力-应变行为与骨骼和肌腱非常相似，使用镍钛可以缩短愈合时间，减少对周围组织的创伤，且能够与人体组织兼容，不会引起明显的排异反应或过敏反应。这使得它可以安全的用于制造各种植入体和医疗器械，如植入物、支架、导管等。
5、抗毒性：镍钛形状记忆合金是一种镍钛等原子合金,含约50%的镍,而已知镍有致癌和促癌作用。一般情况下，表面钛氧化层充当了一种屏障，使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性，表面层的TixOy和TixNiOy能抑制Ni的释放。
6、高强度和低密度：镍钛合金具有高强度和轻量化的特点，能够提供足够的强度保持器械和植入物的轻量化。这使得它在制造需要强度和轻量化的医疗器械和植入物时非常有用。
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