I. Технический контекст и потребности отрасли

Железно-никелевый сплав с фиксировым расширением (например, 4J29, 4J33 и т. Д.)-это специальный сплав, который точно контролирует соотношение железа и никеля для достижения соответствия коэффициенту теплового расширения стекла, керамики и других материалов. Он широко используется в электронной упаковке, вакуумных устройствах, аэрокосмической промышленности и других областях. Его основная потребность заключается в решении проблемы разрушения уплотнения из-за различий в коэффициентах теплового расширения различных материалов в высокотемпературной или низкотемпературной среде. Например, в полупроводниковой упаковке, если коэффициент теплового расширения металла и керамики не совпадает, это приведет к образованию трещин напряжения в устройстве во время температурного цикла, что повлияет на надежность.

Техническое расположение и сила исследований и разработок новых материалов Qingchuan

Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. расположена в зоне высокотехнологичного промышленного развития Чжэнчжоу и специализируется на исследованиях, разработках и производстве высокочистых металлов и специальных сплавов. Компания оснащена международным передовым вакуумным индукционным плавильным печами, электрошлакоплавильными печами и другим оборудованием, которое может обеспечить точный контроль состава ферроникелевого сплава (погрешность ≤ 0,01%), а также оптимизировать структуру зерен и механические свойства материалов с помощью холодной прокатки и термической обработки., Например, производимый им сплав 4J29 находится в диапазоне температур от-60 ° C до 200 ° C, средний коэффициент линейного расширения составляет (4,6 ± 0,1) × 10 ° C, а степень соответствия с боросиликатным стеклом составляет более 98%, что соответствует высокоточному уплотнению. требования.

Что касается анализа и тестирования, компания располагает спектрометром с прямым считанием, рентгеновским дифрактометром (XRD), сканирующим электронным микроскопом (SEM) и другим оборудованием, которое может полностью проверить химический состав, фазовую структуру и топографию поверхности сплава. Например, благодаря наблюдениям SEM было обнаружено, что оптимизированный процесс термообработки позволяет усовершенствовать размер зерен сплава от 50 мкм до 20 мкм, что значительно повышает пластичность и прочность на уплотнение материала.

Типичный случай применения: упаковка аэрокосмической электроники

Аэрокосмическая компания однажды отключила спутниковые микроволновые устройства из-за несоответствия коэффициента расширения традиционных уплотнительных материалов при экстремальных температурах. Qingchuan New Material настроил решение для сплава 4J33, отрегулировав содержание никеля до 33% и оптимизировав процесс термообработки, коэффициент расширения сплава в диапазоне от-100 ° C до 300 ° C полностью соответствует керамической подложке. Измеренные данные показывают, что после 100 температурных циклов (от-100 ° C до 150 ° C) упакованного устройства герметичность все еще сохраняется на уровне IP68, а скорость утечки составляет менее 1 × 10 ⁻ ¹ Па · м³/с. Традиционные материалы увеличиваются на 3 порядка.

Кроме того, компания также предоставляет решение для упаковки из сплава 4J29 для новой системы управления батареями транспортных средств (BMS), которая снижает магнитную проницаемость, контролируя содержание кобальта в сплаве (≤ 0,05%) и избегая помех для сигналов датчика. После стороннего тестирования магнитная проницаемость материала при температуре от-40 ° C до 85 ° C μr≤ 1,005 соответствует требованиям электромагнитной совместимости автомобильных электронных устройств.

В-четвертых, технические параметры и адаптация сцены

Основные параметры нового железно-никелевого сплава Qingchuan:

• Диапазон ингредиентов：Fe（54%-62%）、Ni（28%-34%）、Co（≤0.05%）、C（≤0.03%）
• Коэффициент теплового расширения：4J29（4.6×10⁻⁶/℃）、4J33（5.2×10⁻⁶/℃）
• Механические свойстваПрочность на растяжение ≥ 520 МПа, удлинение ≥ 30%
• Сценарии адаптации: Высокоточная электронная упаковка, аэрокосмические устройства, новые энергетические датчики транспортных средств, медицинское оборудование и т. Д.

5. Часто задаваемые вопросы: ответы на распространённые технические проблемы

Q1: Как коэффициент расширения железо-никелевого сплава соответствует стеклу?
A: Содержание никеля в сплаве необходимо регулировать в соответствии с коэффициентом расширения стекла (например, боросиликатное стекло 4,7 × 10 ⁻/℃). Например, сплав 4J29 обеспечивает согласование с боросиликатным стеклом при содержании никеля 29%, и погрешность контролируется в пределах ± 0,1 × 10 ⁶/° С.

Q2: Какие факторы влияют на прочность сплава?
A: В основном зависит от размера зерна, шероховатости поверхности и процесса термообработки. Новый материал Qingchuan улучшил прочность уплотнения до более чем 200 МПа путем измельчения зерен (≤ 20 мкм) и полировки поверхности, что намного превышает отраслевой стандарт (150 МПа).

Q3: Как решить проблему окисления сплава при высоких температурах?
A: Компания использует вакуумную плавку и процесс термической обработки с защитой инертного газа, чтобы контролировать содержание кислорода в сплаве ниже 10ppm, в то время как поверхностное никелирование (толщина ≥ 5 мкм) для дальнейшего повышения стойкости к окислению, чтобы обеспечить длительное использование при 500 ° C окружающей среды не окисляется.