1. Технический контекст и положение в отрасли

Железно-никелевый сплав с фиксированными расширениями представляет собой класс специальных металлических материалов, которые достигают определенного коэффициента расширения путем точного регулирования содержания никеля и широко используются в электронной упаковке, аэрокосмической, энергетической и энергетической областях. Его основная ценность заключается в достижении коэффициента теплового расширения с уплотнительными материалами, такими как стекло и керамика, для обеспечения герметичности и надежности устройства в экстремальных условиях работы. Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd., являясь профессиональным предприятием в области специальных сплавов в Китае, опирается на географические преимущества зоны высокотехнологичного промышленного развития Чжэнчжоу, чтобы создать технологическую систему всей производственной цепочки от выплавки металлов высокой чистоты до точной обработки. Уникальное техническое преимущество сформировалось в области сплавов.

Во-вторых, основная техническая планировка и сила исследований и разработок

1. Технология оптимизации состава материала
Qingchuan контролировал содержание газа в сплаве ниже 0,001% и размер включений ≤ 5 мкм с помощью двойного процесса вакуумной индукционной плавки (VIM) и электрического шлакового переплавки (ESR), чтобы гарантировать, что чистота материала соответствует международным стандартам. Если взять в качестве примера сплав 4J50, содержание никеля в нем точно контролируется в диапазоне 49,5%-50,5%, а коэффициент расширения (20-300 ℃) составляет (4,7 ± 0,3) × 10 ⁻/℃, что лучше, чем у мягкого стекла. 98%.

2. Процесс прецизионного формования
В ответ на спрос на сложные конструкционные детали в аэрокосмической области Цинчуань разработал технологию направленного затвердевания и монокристаллического литья, которая может производить отливки лопаток турбины с многоступенчатыми охлаждающими каналами. Посредством обработки горячим изостатическим прессованием (HIP) устраняются микрорезкие дефекты, и прочная прочность сплава K418 при 980 ° C увеличивается на 20%, а сопротивление ползучести увеличивается на 15%.

3. Инновации в системе термической обработки
Распределение размеров фазы γ '-упрочненной фазы (Nii (Al,Ti)) точно контролировали с помощью многоуровневого процесса двухступенчатого старения на твердый раствор. Экспериментальные данные показывают, что после оптимизированной термической обработки сплава 4J54 прочность на растяжение при комнатной температуре остается ≥ 650 МПа и удлинение ≥ 12% после старения в течение 1000 часов при 600 ° С.

III. Анализ типичных примеров применения

1. Локализация лопасти турбины авиационного двигателя
В определенном проекте авиационного двигателя лезвия из сплава K418, предоставленные Qingchuan, успешно заменили импортные материалы. Благодаря оптимизации параметров процесса направленного отверждения (скорость вытягивания 3 мм/мин, температурный градиент 100 ° С/см), коэффициент прохождения лопатки за один раз был увеличен с 65% до 92%, а стоимость одной части была снижена на 38%. После испытания на наземной платформе было подтверждено, что при напряжении 950 ° C и 320 МПа совокупное время работы лопасти превысило 5000 часов без трещин.

2. Разработка электронных упаковочных стеклянных уплотненных структурных деталей
В ответ на потребности в упаковке микросхемы базовой станции связи 5G, материал оболочки из сплава UNS K94100, разработанный Qingchuan, имеет коэффициент расширения (0-100 ℃) (5,2 ± 0,2) × 10 ⁶/℃, а ошибка согласования с боросиликатным стеклом ≤ 0,5 × 10 ⁻/℃. Испытание в солевом тумане (96 часов) и испытание в тепловом цикле (-55 ℃ ~ 125 ℃,1000 раз), скорость прохождения проверки герметичности остается 100%.

3. Автомобиль турбокомпрессор рабочее колесо массового производства
Колесо из сплава 4J50, разработанное для международной автомобильной марки, обеспечивает контроль толщины стенки ± 0,05 мм с помощью прецизионной технологии литья с ЧПУ. В испытании на долговечность стенда рабочее колесо непрерывно работало при температуре выхлопных газов 1050 ° C в течение 2000 часов, переменная формы ≤ 0,1 мм, что соответствует европейским стандартам ACEA. В настоящее время продукт имеет стабильную мощность поставок с годовым объемом производства 500 000 штук.

4. Технические параметры и система контроля качества

Полная система контроля качества процесса, созданная Qingchuan, охватывает:
-Химический состав: с помощью ICP-AES анализатора, точность обнаружения 0,0001%
-Механические свойства: Универсальный испытательный аппарат (диапазон нагрузок 0-1000kN)
-Золотофазная ткань: микроскоп OLYMPUS GX51 (увеличение 50-1000 раз)
-Неразрушающий контроль: рентгеновская система визуализации в реальном времени (разрешение ≤ 2 мкм)
Основные технические параметры продукта:
| Бренд | Коэффициент расширения (20-300 ℃) | Прочность на растяжение (MPa) | Увеличение (%) | Области применения |
|--------|----------------------|----------------|------------|------------------|
| 4J50 | (4.7 ± 0.3)× 10 ⁻/℃ | ≥ 620 | ≥ 18 | Электронная упаковка, стеклянная упаковка |
| K418 | - | ≥ 980 | ≥ 8 | лопатки авиационных турбин |
| UNS K94100 | (5,2 ± 0,2) × 10 ⁻/℃ | ≥ 750 | ≥ 15 | Высокотемпературный датчик |

V. Отраслевая ценность и перспективы развития

Qingchuan New Materials успешно разрушила иностранную технологическую монополию благодаря совместной инновационной модели «решения для процесса производства материалов» и достигла автономного и контролируемого ключевых материалов в области высококачественного оборудования, такого как авиационные двигатели и газовые турбины. Разработанные им продукты из железно-никелевых сплавов с фиксированной набуханием не только отвечают потребностям внутреннего рынка, но и экспортируются в Европу, Юго-Восточную Азию и другие регионы, в общей сложности 32 запатентованных технологии и участвуют в разработке 4 отраслевых стандартов. С продвижением стратегии «двойного углерода» техническая схема компании в области водородного энергетического оборудования и ядерной энергетики будет продолжать углубляться, обеспечивая более сильную поддержку для замены отечественных материалов из специальных сплавов.