I. Технический фон: основная ценность сплавов с фиксировенным расширением железа и никеля

Железно-никелевый сплав с фиксировым расширением представляет собой тип специального функционального материала, который обеспечивает соответствие коэффициента теплового расширения стеклу/керамике путем точного регулирования содержания никеля и широко используется в электрических вакуумных устройствах, полупроводниковых упаковках, аэрокосмических датчиках и других областях. Его основное преимущество заключается в решении проблемы трещин на стыке раздела уплотнения, вызванной разницей в коэффициентах теплового расширения металлических и неметаллических материалов, и обеспечении долгосрочной надежности оборудования в экстремальных температурных условиях.

Технический макет новых материалов Qingchuan: от НИОКР до массового производства

1. Платформа R & D: междисциплинарная инновационная система
Опираясь на преимущества местоположения зоны высокотехнологичного промышленного развития Чжэнчжоу, Qingchuan New Materials создала междисциплинарную научно-исследовательскую группу, которая объединяет металлургическое машиностроение, процессы термообработки и точную обработку с наукой о материалах в качестве ядра. Его технологический центр оснащен высокоточным оборудованием, таким как сканирующий электронный микроскоп (SEM), анализатор спектральной спектроскопии (EDS) и тестер коэффициента теплового расширения, который может осуществлять управление замкнутым контуром полного процесса от проектирования состава до проверки производительности.

2. Прорыв в процессе: технология вакуумной плавки и направленного затвердевания
В ответ на строгие требования к чистоте железно-никелевого сплава с фиксировым расширением, Qingchuan использует двойной процесс вакуумной индукционной плавки (VIM) электрического шлакового переплавки (ESR) для контроля содержания кислорода до ≤ 15ppm и содержания азота ≤ 10ppm. С помощью технологии направленного затвердевания могут быть получены отливки с одинаковидной ориентацией зерен, что значительно улучшает стойкость материала к ползучести при высоких температурах. Например, сплав K418, который он разработал, имеет длительную прочность 220 МПа при 900 ° С, что лучше, чем международный уровень аналогичных продуктов.

3. Контроль параметров: точное регулирование коэффициента теплового расширения
Регулируя содержание никеля (42%-44%) и соотношение микроэлементов, Цинчуань достиг точного соответствия коэффициента теплового расширения сплава в диапазоне (9,4-11,5) × 10 ⁻/℃. Если взять в качестве примера сплав 4J44, его средний коэффициент расширения в диапазоне 20-400 ° C составляет 11,2 × 10 ° C/° C, что очень соответствует коэффициенту расширения DM-308 мягкого стекла и может выдерживать более 300 тепловых циклов без утечки.

В-третьих, случай применения: надежное решение для уплотнения высококлассного оборудования

1. Случай 1: уплотнение лопастей турбины авиационного двигателя
Лопасти турбины определенного типа авиационного двигателя должны работать в течение длительного времени при высокой температуре 1200 ° C. Традиционные сплавы на основе никеля выходят из строя из-за несоответствия коэффициентов теплового расширения. Сплав 4J50, предоставленный Qingchuan, достиг нулевых дефектов интерфейса уплотнения посредством процесса совместного сжигания с композитным материалом на керамической основе (CMC). После 1000 часов высокотемпературной оценки скорость утечки ≤ 1 × 10 ⁻ ¹ Pa · м³/с, что соответствует Военному стандарту GJB 548B-2005.

2. Случай 2: полупроводниковая оболочка
В корпусе коммуникационного чипа 5G сплав 4J29 (сплав), разработанный Qingchuan, решает проблему усталости паяных соединений, вызванную различиями в коэффициентах теплового расширения традиционной медной рамы, посредством процесса пайки активных металлов (AMB) с глиноземной керамикой. Измерения показывают, что после того, как его упаковочные устройства циркулируют в течение 1000 раз при-55 ° C до 150 ° C, скорость изменения контактного сопротивления составляет ≤ 3%, что значительно лучше, чем в среднем по отрасли.

3. Случай 3: Медицинские компоненты детектора КТ
В ответ на строгие требования медицинского оборудования КТ к вакуумному уплотнению, Qingchuan использует схему согласования сплава 4J33 и кварцевого стекла, чтобы сформировать плотную оксидную пленку на поверхности сплава посредством предварительной окислительной обработки, чтобы обеспечить герметичность при температуре от-40 ° C до 80 ° C. Стабильный. Эта схема была применена ко многим производителям медицинского оборудования с совокупной загрузкой более 100 000 единиц.

Краткое изложение технических преимуществ: трехмерное построение основной конкурентоспособности

1. Контроль чистоты материала: С помощью процесса двойной плавки VIM ESR содержание примесных элементов уменьшается до 1/3 от международного стандарта, что значительно улучшает стабильность материала при высокой температуре.
2. Оптимизация режима термической обработки: Разработать процесс многоуровневого старения на твердый раствор, чтобы контролировать размер γ '-усиленной фазы на уровне 50-100 нм, принимая во внимание прочность и ударную вязкость.
3. Полная система контроля качества процесса: От тестирования сырья до тестирования готовой продукции, 12 мер контроля качества для обеспечения стабильности партии продукта ≥ 99,5%.

V. Будущие перспективы: расширение новых областей применения

С быстрым развитием новых энергетических транспортных средств, фотоэлектрических систем и других отраслей промышленности, железо-никелевые сплавы с фиксированными расширяющими возможностями демонстрируют большой потенциал в области упаковки твердотельных батарей и высокотемпературных фотоэлектрических приемников. Qingchuan New Materials увеличивает инвестиции в исследования и разработки в железо-никель-кобальтовые сплавы, нанокристаллические сплавы и т. Д. К 2028 году планируется сформировать полную линейку продуктов, охватывающую температурную зону от-200 ° C до 1500 ° C, чтобы обеспечить более комплексное производство высококачественного оборудования. Материальные решения.