Latar Belakang Teknologi dan Keperluan Industri

Paduan besi-nikel dengan pengembangan tetap ialah sejenis paduan khas yang mencapai pekali pengembangan haba tertentu melalui kawalan tepat nisbah unsur besi dan nikel, digunakan secara meluas dalam pembungkusan komponen elektronik, penyambungan instrumen ketepatan aeroangkasa dan sebagainya. Nilai terasnya ialah untuk menyelesaikan masalah retak akibat tegasan yang disebabkan oleh perbezaan pekali pengembangan haba bahan yang berbeza, contohnya dalam pembungkusan semikonduktor, pembungkusan kaca dan logam memerlukan padanan pekali pengembangan haba kaca (kira-kira 8×10⁻⁶/℃), tetapi bahan logam tradisional sukar untuk memenuhi keperluan ini. Qinchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. berjaya membangunkan paduan tersuai yang sesuai dengan pekali pengembangan 5-12×10⁻⁶/℃ dengan memanfaatkan teknologi penyediaan logam berketulenan tinggi, mengisi kekosongan bahan pembungkusan dengan pekali pengembangan sederhana di dalam negara.

Prinsip teknologi dan parameter teras

Pengawalan faktor pengembangan bagi aloi pengedap pengembangan tetap besi-nikel bergantung pada ciri pepejal larut carta fasa binari Fe-Ni. Apabila kandungan nikel berada dalam lingkungan 30%-50%, aloi menunjukkan struktur kisi kubus berpusat muka, dengan faktor pengembangan habanya menurun secara linear dengan peningkatan kandungan nikel. Qinchuan New Materials mengawal kandungan nikel dalam lingkungan 36%±0.2% melalui teknologi peleburan induksi vakum, bersama-sama dengan padanan tepat antara jumlah deformasi rolling sejuk (60%-75%) dan suhu anil (1050-1100℃), untuk mencapai faktor pengembangan yang stabil pada 8.5×10⁻⁶/℃±0.3×10⁻⁶/℃. Parameter ini telah lulus ujian standard GB/T 4338-2006, dengan fluktuasi faktor pengembangan kurang daripada 0.5% dalam julat suhu -50℃ hingga 300℃, jauh lebih baik daripada purata industri (±1.2×10⁻⁶/℃).

Susun atur peralatan dan teknologi pengeluaran

Pusat pengeluaran Qingchuan New Materials yang terletak di Zon Pembangunan Teknologi Tinggi Zhengzhou dilengkapi dengan peralatan utama seperti relau peleburan induksi vakum 10 tan, mesin rolling sejuk empat gulungan serta relau anil berterusan. Di antaranya, relau peleburan induksi vakum menggunakan teknologi magnetron elektrod tungsten yang boleh mengawal kandungan oksigen di bawah 15ppm untuk mengelakkan kesan pengoksidaan kotoran terhadap pekali pengembangan; mesin rolling sejuk dilengkapi dengan alat pengukur ketebalan laser untuk memantau secara real-time toleransi ketebalan lembaran (±0.02mm) bagi memastikan ketepatan pemprosesan seterusnya; relau anil menggunakan atmosfera perlindungan nitrogen, disertai dengan sistem kawalan suhu berperingkat (kadar pemanasan ≤5℃/min, masa pengekalan suhu 2-4 jam) untuk menghilangkan tekanan pemprosesan dan menstabilkan struktur butiran. Peralatan ini bersama-sama menyokong barisan pengeluaran aloi khas dengan kapasiti tahunan 500 tan, dengan spesifikasi produk meliputi lembaran dengan ketebalan 0.1-3mm dan batang dengan diameter φ3-φ50mm.

Contoh kes penggunaan yang tipikal: Pembungkusan sensor pada kenderaan angkasa lepas tertentu

Dalam projek pembungkusan sensor suhu untuk sesetengah jenis kenderaan angkasa, pelanggan perlu menyelesaikan masalah kesesuaian antara aloi Kovar (koefisien pengembangan 5.2×10⁻⁶/℃) dengan kaca borosilikat (koefisien pengembangan 7.8×10⁻⁶/℃).擎川 (Qingchuan) Bahan Baru menyediakan aloi 4J36 yang disesuaikan (kandungan nikel 36%), dengan menyesuaikan proses anil untuk meningkatkan koefisien pengembangan kepada 7.6×10⁻⁶/℃, dengan tahap kesesuaian dengan kaca sebanyak 97.4%. Selepas 100 ujian kitaran haba dari -196℃ hingga 200℃, tidak terdapat retak atau pengelupasan pada antara muka penyambungan, kadar kebocoran dalam ujian ketahanan udara (spektrometer He) kurang daripada 1×10⁻¹¹ Pa·m³/s, memenuhi keperluan kebolehpercayaan peringkat angkasa. Projek ini menggunakan jumlah bahan aloi sebanyak 2.3 tan, dan selepas menggantikan produk import, kos berkurangan sebanyak 35% dan tempoh penyampaian dipendekkan kepada 45 hari.

Kelebihan teknologi dan kesesuaian industri

Aloi pengikat pengembangan tetap besi nikel dari Chengchuan New Materials mempunyai tiga kelebihan: Pertama, julat boleh laras pekali pengembangan yang luas (5-12×10⁻⁶/℃), yang memenuhi keperluan pelbagai bidang seperti elektronik, optoelektronik, tenaga dan sebagainya; Kedua, keseragaman komposisi yang tinggi (fluktuasi kandungan nikel ≤0.2%), mengelakkan tumpuan tegasan tempatan; Ketiga, prestasi pemprosesan yang cemerlang, jumlah deformasi cold rolling boleh mencapai 80% tanpa retak, menyokong pembentukan struktur kompleks. Pada masa ini, bahan ini telah digunakan dalam penapis stesen pangkalan 5G, tingkap pengesan inframerah, mekanisme pemacu batang kawalan reaktor nuklear dan sebagainya, dengan jumlah pelanggan yang telah dilayani melebihi 200, di mana 30% adalah syarikat pembuatan peralatan ketenteraan dan mewah.

Arah pembangunan teknologi masa depan

Bagi memenuhi permintaan peranti komunikasi frekuensi tinggi terhadap bahan kerugian rendah, Qinchuan New Materials sedang membangunkan aloi pengembangan tetap besi-nikel dengan permeabiliti magnet rendah (μr≤1.05), dengan menambahkan sedikit molibdenum (0.5%-1.2%) untuk menghalang pergerakan dinding domain magnet dan mengurangkan kerugian eddy current. Ujian awal menunjukkan bahawa pada frekuensi 10GHz, nilai sudut kerugian dielektrik (tanδ) aloi boleh dikawal dalam 0.002, meningkat sebanyak 40% berbanding bahan konvensional. Teknologi ini dijangka akan dikomersialkan pada tahun 2025, menyediakan sokongan bahan kritikal untuk peranti komunikasi 6G.