หนึ่ง. ภูมิหลังด้านเทคโนโลยีและปัญหาสำคัญของอุตสาหกรรม

โลหะผสมปิดผนึกการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิลเป็นโลหะผสมพิเศษที่ได้รับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่เฉพาะเจาะจงโดยการควบคุมอัตราส่วนของเหล็ก-นิกเกิลอย่างแม่นยำมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์ที่ต้องปิดผนึกด้วยแก้วเซรามิกและวัสดุอื่นๆเช่นอุปกรณ์สูญญากาศอิเล็กทรอนิกส์บรรจุภัณฑ์เซ็นเซอร์และอุปกรณ์การบินและอวกาศ. เนื่องจากความผันผวนขององค์ประกอบหรือข้อบกพร่องในกระบวนการโลหะผสมแบบดั้งเดิมมักมีปัญหาเช่นการแตกร้าวของความเค้นของส่วนต่อประสานการปิดผนึกและความหนาแน่นของอากาศไม่เพียงพอส่งผลให้อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์สั้นลงหรือประสิทธิภาพการทำงานล้มเหลว Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. อาศัยระบบการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกัน "องค์ประกอบ-กระบวนการ-ประสิทธิภาพ" ที่พัฒนาขึ้นเองประสบความสำเร็จในการพัฒนาค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ (± 1 × 10 ⁻ ⁶/℃) และความแข็งแรงของผลผลิตสูง (≥ 450MPa) โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่ขยายตัวคงที่เติมเต็มช่องว่างทางเทคนิคของวัสดุปิดผนึกระดับไฮเอนด์ในประเทศ

2.การวิเคราะห์ทางเทคนิค: การออกแบบองค์ประกอบและการควบคุมกระบวนการ

1.หลักการออกแบบส่วนผสม
จากการคำนวณทางทฤษฎีและการตรวจสอบการทดลองวัสดุใหม่ของชิงฉวนระบุว่าปริมาณนิกเกิลในโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลคือ36% ~ ที่42% สามารถจับคู่และปิดผนึกด้วยแก้วบอโรซิลิเกต (ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว3.3 × 10 ⁻ ⁶/℃) การเพิ่มโคบอลต์ติดตาม (≤ 2%) สามารถปรับแต่งเมล็ดพืชและปรับปรุงความเหนียวของวัสดุการเพิ่มโมลิบดีนัม (≤ 1%) ช่วยเพิ่มเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้โลหะผสมยังคงรักษาความแม่นยำของมิติที่400 ℃

2.พารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญ
(1) การหลอม: การหลอมด้วยเตาเหนี่ยวนำสูญญากาศเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนผสมมีความสม่ำเสมอ (± 0.05%);
(2) การอบชุบด้วยความร้อน: 1150 ℃ การบำบัดด้วยสารละลาย750 ℃ การบำบัดอายุขจัดความเครียดภายในและปรับโครงสร้างเกรนให้เหมาะสม
(3) การประมวลผลเย็น: การควบคุมการเสียรูปของการรีดเย็นหลายท่อที่15% ~ 20% เพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของความเปราะบางที่เกิดจากการชุบแข็ง

3. พารามิเตอร์ด้านประสิทธิภาพ
หลังจากการทดสอบโดยบุคคลที่สามโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล FN-36 (ปริมาณนิกเกิล36%) ที่ผลิตโดย Qingchuan New Materials คือ20 ~ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเฉลี่ยในช่วง300 ℃ คือ4.7 × 10 ⁶/℃ ความแข็งแรงของผลผลิตคือ480MPa และการยืดตัวคือ ≥ 25% ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน IEC 60317

3.กรณีปฏิบัติ: การประยุกต์ใช้บรรจุภัณฑ์เซ็นเซอร์การบินและอวกาศ

1. ความเป็นมาของโครงการ
บริษัทการบินและอวกาศจำเป็นต้องพัฒนาเซ็นเซอร์ความดันที่มีความน่าเชื่อถือสูงสำหรับระบบควบคุมทัศนคติของดาวเทียมและต้องใช้วัสดุปิดผนึกที่อุณหภูมิ-50 ℃ ~ จับคู่กับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของพื้นผิวเซรามิกที่อุณหภูมิ120 ℃ และความหนาแน่นของอากาศคือ ≤ 1 × 10 ⁻ ¹ ² Pa ·m³/s

2.โซลูชันทางเทคนิค
Qingchuan New Materials จัดหาแผ่นโลหะผสม FN-38 (ปริมาณนิกเกิล38%) (ความหนา0.2มม.) ซึ่งสามารถปิดผนึกด้วยพื้นผิวเซรามิกผ่านกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์พารามิเตอร์การเชื่อมคือความถี่พัลส์20Hz กำลังสูงสุด800W เวลาในการเชื่อม0.5วินาทีเพื่อให้แน่ใจว่ามีความลึกของการหลอมละลาย0.1มม. และไม่มีรอยแตก

3. การตรวจสอบประสิทธิผล

หลังจากการทดสอบวัฏจักรความร้อน1,000ครั้ง (-50 ℃ ~ 120 ℃) ไม่มีการลอกหรือการรั่วไหลของอินเทอร์เฟซการปิดผนึกเซ็นเซอร์หลังจากการทดสอบการสั่นสะเทือน (การเร่งความเร็ว20g, 1000Hz) ความหนาแน่นของอากาศยังคงดีกว่าข้อกำหนดมาตรฐาน2คำสั่งปัจจุบันมีการส่งมอบผลิตภัณฑ์ทั้งหมด5,000ชุดโดยมีอัตราความล้มเหลว0

4. ข้อได้เปรียบด้านเทคโนโลยีและความเหมาะสมกับอุตสาหกรรม

โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่ขยายตัวคงที่ของวัสดุใหม่ของชิงฉวนได้รับข้อดีหลักสามประการผ่านการควบคุมกระบวนการทั้งหมดของการทดสอบกระบวนการองค์ประกอบ:
(1) การควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่มีความแม่นยำสูงปรับให้เข้ากับแก้วเซรามิกเซมิคอนดักเตอร์และวัสดุอื่นๆ
(2) คุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมเพื่อตอบสนองความต้องการการประมวลผลของชิ้นส่วนโครงสร้างที่ซับซ้อน
(3) ระบบการตรวจสอบคุณภาพที่เข้มงวด (รวมถึงการวิเคราะห์สเปกตรัมการตรวจสอบโลหะการทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว) เพื่อให้แน่ใจว่าแบทช์มีเสถียรภาพ

ปัจจุบันวัสดุนี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์สูญญากาศอิเล็กทรอนิกส์เซ็นเซอร์การบินและอวกาศบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์ทางการแพทย์และสาขาอื่นๆโดยให้บริการลูกค้ามากกว่า200รายครอบคลุม80% ของตลาดบรรจุภัณฑ์ระดับไฮเอนด์ในประเทศ

ห้า. คำถามที่พบบ่อย: คำตอบสำหรับปัญหาทางเทคนิคทั่วไป

Q1: วิธีการปรับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล?
ตอบ: โดยการปรับปริมาณนิกเกิล (36% ~ 42%) สามารถบรรลุค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่4.5 × 10 ⁻/℃ ~ ปรับได้ภายในช่วง5.2 × 10 ⁻/℃ เพิ่มโคบอลต์โมลิบดีนัมและองค์ประกอบอื่นๆเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

Q2: อะไรคือสาเหตุของรอยแตกหลังจากปิดผนึกโลหะผสม?
ตอบ: สาเหตุทั่วไปได้แก่การเบี่ยงเบนของส่วนประกอบการอบชุบด้วยความร้อนที่ไม่เหมาะสมหรือพารามิเตอร์การเชื่อมที่ไม่สมเหตุสมผล Qingchuan New Materials สามารถลดความเสี่ยงของรอยแตกได้อย่างมากโดยการควบคุมองค์ประกอบการหลอมอย่างเข้มงวด (± 0.05%) และเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเชื่อม (เช่นการเชื่อมด้วยเลเซอร์เพื่อแทนที่การประสานแบบเดิม)

Q3: วิธีการตรวจสอบความหนาแน่นของอากาศของวัสดุปิดผนึก?
ตอบ: เมื่อใช้เครื่องตรวจจับการรั่วของฮีเลียมแมสสเปกโตรมิเตอร์เมื่อความดันในการตรวจจับคือ1 × 10 ⁵ อัตราการรั่วไหลคือ ≤ 1 × 10 ⁻ ² Pa · m³/s มีคุณสมบัติผลิตภัณฑ์แต่ละชุดของ Qingchuan New Materials ผ่านการทดสอบนี้