บทนำ

ในด้านการผลิตอุปกรณ์ระดับสูง โลหะผสมเหล็กนิกเกิลขยายตัวคงที่ความแม่นยำสูงเป็นวัสดุสำคัญ ซึ่งประสิทธิภาพของมันจะเป็นตัวกำหนดความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของอุปกรณ์โดยตรง บริษัท ชิงชวน นิวเมทเทิลส์ (เจิ้งโจว) จำกัด (Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd.) ได้พึ่งพาการสะสมด้านการวิจัยและพัฒนาที่ลึกซึ้งและกระบวนการผลิตที่ทันสมัย ทำให้บรรลุความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในด้านโลหะผสมเหล็กนิกเกิลขยายตัวคงที่ และนำเสนอโซลูชันวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงให้กับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ พลังงานและอื่น ๆ

ความสามารถทางเทคโนโลยี: การสร้างสรรค์นวัตกรรมตลอดห่วงโซ่ ตั้งแต่การออกแบบส่วนประกอบไปจนถึงการควบคุมกระบวนการผลิต

ทีมเทคโนโลยีของ Qingchuan New Materials ได้พัฒนาชุดโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่มีการขยายตัวคงที่ เช่น 4J42, 4J44 เป็นต้น ด้วยการควบคุมองค์ประกอบของโลหะผสมอย่างแม่นยำ โดยค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อน (CTE) สามารถควบคุมให้คงที่ในช่วง 20-400℃ ที่ 5.5-11.2×10⁻⁶/℃ ซึ่งสามารถจับคู่ได้อย่างแม่นยำกับแผ่นรองพื้นแก้วหรือเซรามิกที่กำหนด ตัวอย่างเช่น โลหะผสม 4J44 สามารถรักษาความต้านทานต่อการออกซิเดชันและความแข็งแรงเชิงกลที่ยอดเยี่ยมได้แม้ในอุณหภูมิสูงถึง 900℃ ด้วยการปรับปรุงปริมาณนิกเกิล (44.5%-45.5%) โดยมีความต้านทานแรงดึง ≥600MPa ความต้านทานการยืดตัว ≥380MPa และความยืดตัว ≥25% ซึ่งตอบสนองความต้องการในการใช้งานระยะยาวในสภาพการทำงานที่รุนแรง

ในด้านการควบคุมกระบวนการผลิต Qinchuan ใช้กระบวนการผสมผสานระหว่างการหลอมด้วยการเหนี่ยวนำในสุญญากาศ (VIM) + การหลอมใหม่ด้วยเศษไฟฟ้า (ESR) เพื่อรับประกันความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอขององค์ประกอบของแม่โลหะ สำหรับการใช้งานระดับไฮเอนด์ เทคโนโลยีการแข็งตัวแบบมีทิศทางและเทคโนโลยีคริสตัลเดี่ยวสามารถทำให้ผลิตภัณฑ์หล่อชิ้นพัดมีอัตราผลผลิตที่ดี และเทคโนโลยีความดันเท่ากันที่ความร้อนสูง (HIP) สามารถขจัดความหย่อนยานในระดับจุลภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้โลหะผสมสามารถรักษาความยืดหยุ่นและสมรรถนะในการรับแรงอ่อนล้าที่ยอดเยี่ยมได้แม้หลังจากการเกิดอายุการใช้งานเป็นเวลานาน ตัวอย่างเช่น โลหะผสม K418 ผ่านระบบการอบชุบด้วยความร้อนแบบการละลายตัว + การเกิดอายุ ทำให้ขนาดของγ' เฟสที่เสริมแรงอยู่ในระดับนาโนเมตร และความแข็งแรงในการยืดตัวที่อุณหภูมิสูง 1,000℃ เพิ่มขึ้นมากกว่า 30%

การวางผังด้านเทคโนโลยี: การบูรณาการอย่างลึกซึ้งตั้งแต่วัสดุไปจนถึงโซลูชัน

ชิงชวนนิวแมททีเรียลไม่ได้เป็นเพียงผู้จัดหาวัสดุเท่านั้น แต่สร้างกำแพงหลักด้วยรูปแบบ "วัสดุ + กระบวนการ + โซลูชัน" แมททริกซ์ผลิตภัณฑ์ครอบคลุมคริสตัลไอโซแทกติก (K418/K419) โลหะผสมแบบออร์ทิโทรปิก/ซิงเกิลคริสตัล รวมถึงชุดเต็มรูปแบบตั้งแต่การเสริมความแข็งแรงด้วยโซลูชันเซลิด์จนถึงการเสริมความแข็งแรงด้วยอายุ ซึ่งตรงกับมาตรฐานสากล (เช่น Inconel 713C ตรงกับ K418) ตัวอย่างเช่น ในด้านใบพัดเทอร์ไบน์การบิน โลหะผสม K418 ของชิงชวนสามารถขึ้นรูปใบพัดกลวงที่มีช่องทางระบายความร้อนภายในที่ซับซ้อนโดยตรงด้วยเทคโนโลยีการหล่อแบบแม่นยำแบบอินเวสต์เมนท์คาสติ้ง เมื่อเทียบกับกระบวนการฟอร์จ ประสิทธิภาพความร้อนเพิ่มขึ้น 15% และอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักเพิ่มขึ้น 10%

สำหรับสาขาพลังงานและกำลังผลิด Qinchuan ได้พัฒนาโซลูชันแบบบูรณาการของเคลือบทนความร้อนและการกัดกร่อนบวกกับวัสดุฐาน ตัวอย่างเช่น ในใบพัดของเครื่องกังหันก๊าซหนัก โลหะผสมพิเศษของมันมีความสามารถในการทนต่อการกัดกร่อนจากซัลเฟอร์และไอออนคลอไรด์ที่อุณหภูมิ 650℃ เพิ่มขึ้น 50% และอายุการใช้งานยาวนานถึงกว่า 20,000 ชั่วโมง ในอุตสาหกรรมยานยนต์ โลหะผสม K418 ถูกนำไปใช้ในจำนวนมากกับใบพัดเทอร์โบชาร์จเจอร์ ผ่านความสามารถในการส่งมอบชิ้นงานหล่อที่มีความแม่นยำ ทำให้สามารถจัดหาได้อย่างมีเสถียรภาพในปริมาณมากและมีประสิทธิภาพด้านต้นทุน โดยลดต้นทุนลงมากกว่า 30% และลดระยะเวลาการส่งมอบลง 40%

ประสบการณ์การนำไปใช้: การปฏิบัติที่ประสบความสำเร็จตั้งแต่ห้องปฏิบัติการจนถึงการอุตสาหกรรม

ผลงานทางเทคโนโลยีของ Qingchuan New Materials ได้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในหลายๆ ด้าน ในด้านอวกาศและการบิน 4J42 alloy ของบริษัทถูกใช้ในการผลิตเคสบรรจุอุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ เช่น ไมโครเวฟท่อและแมกเนตรอน เป็นต้น โดยการเคลือบผิวด้วยการออกซิไดซ์ล่วงหน้าเพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์สีเทาเข้ม ความหนา 3-7μm เพื่อให้เชื่อมต่อกับแก้วได้อย่างสนิท มีอัตราการรั่วไหลต่ำกว่า 1×10⁻¹⁰ Pa·m³/s ในด้านการบรรจุหีบห่อเซมิคอนดักเตอร์ 4J45 alloy ถูกใช้เป็นขาเชื่อมต่อที่สำคัญในการบรรจุหีบห่อด้วยเซรามิกหรือแก้วของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น คริสตัลออสซิลเลเตอร์และไอซี เป็นต้น ในการทดสอบวัฏจักรความร้อนที่ -55℃ ถึง 150℃ ไม่พบรอยแตกในชิ้นส่วนบรรจุหีบห่อ และความน่าเชื่อถือเพิ่มขึ้น 200%

ยกตัวอย่างโครงการเครื่องยนต์อากาศยานแห่งหนึ่งเป็นต้นว่า บริษัทชิงชวนผลิตใบพัดเทอร์ไบน์โครงสร้างคริสตัลเดี่ยว K419 ด้วยเทคโนโลยีการแข็งตัวตามทิศทาง มีความแข็งแรงทนต่อความร้อนสูงสุดที่ 400 MPa ภายใต้อุณหภูมิ 1,050℃ มีสมรรถนะการต่อต้านการคืบดีกว่าวัสดุนำเข้าถึง 15% สามารถแทนที่วัสดุนำเข้าได้สำเร็จและบรรลุความก้าวหน้าในการผลิตในประเทศ ในโครงการเครื่องยนต์เชื้อเพลิงบนพื้นดินแห่งหนึ่ง เทคโนโลยีเคลือบผิวทนต่อการกัดกร่อนจากความร้อนของบริษัทช่วยยืดอายุการใช้งานของใบพัดจาก 8,000 ชั่วโมง เป็น 15,000 ชั่วโมง ลดต้นทุนการบำรุงรักษาลง 40%

บทสรุป

บริษัท ชิงชวนนิวเมทีเรียล (เจิ้งโจว) จำกัด ได้ผลักดันโลหะผสมเหล็กนิกเกิลความขยายตัวคงที่ที่มีความแม่นยำสูงจากห้องปฏิบัติการสู่การนำไปใช้ในเชิงอุตสาหกรรม ด้วยการสร้างสรรค์นวัตกรรมทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องและการควบคุมคุณภาพตลอดห่วงโซ่อุปทาน รูปแบบ "วัสดุ + กระบวนการผลิต + การแก้ปัญหา" ของบริษัท ไม่เพียงแก้ไขปัญหาการพึ่งพาวัสดุนำเข้าของอุปกรณ์ระดับสูงเท่านั้น แต่ยังนำเสนอทางเลือกวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้สูงแก่อุตสาหกรรม ด้วยความเชี่ยวชาญในกระบวนการผลิตอย่างลึกซึ้งและข้อได้เปรียบของห่วงโซ่อุปทานในประเทศ ในอนาคต ชิงชวนจะยังคงมุ่งมั่นพัฒนาในด้านโลหะผสมความร้อนสูง และผลักดันให้วิทยาศาสตร์วัสดุพัฒนาไปสู่ความสามารถในการทำงานที่สูงขึ้นและมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น