บทนำ: ความท้าทายหลักของเทคโนโลยีการปิดผนึกและความต้องการนวัตกรรมวัสดุ

ในด้านการบินและอวกาศ บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ และการผลิตเครื่องมือระดับไฮเอนด์ ความน่าเชื่อถือของการปิดผนึกด้วยอากาศเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของอุปกรณ์โดยตรง การปิดผนึกระหว่างโลหะแบบดั้งเดิมกับเซรามิก/แก้วมักเกิดจากความเข้มข้นของความเค้นของส่วนต่อประสานเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ไม่ตรงกัน ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลของอากาศหรือความล้มเหลวของโครงสร้าง โลหะผสมการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิลได้กลายเป็นวัสดุหลักในการแก้ปัญหานี้โดยการควบคุมองค์ประกอบทางเคมีอย่างแม่นยำเพื่อให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ตรงกับแก้วแข็ง เซรามิกอลูมินา และวัสดุอื่นๆ Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co. Ltd. ได้สร้างระบบทางเทคนิคแบบครบวงจรตั้งแต่การออกแบบวัสดุไปจนถึงการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ โดยอาศัยการสะสม R&D ในด้านโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงและโลหะผสมพิเศษ โดยให้บริการโซลูชั่นการปิดผนึกแบบกำหนดเองสำหรับอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์

การวิเคราะห์ทางเทคนิค: หลักการหลักและการควบคุมกระบวนการของโลหะผสมการขยายตัวคงที่ของเหล็ก - นิกเกิล

คุณสมบัติหลักของโลหะผสมการขยายตัวคงที่ของเหล็ก - นิกเกิลอยู่ในความสามารถในการควบคุมที่แม่นยำของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ยกตัวอย่างโลหะผสม 4J50 ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นเฉลี่ยในช่วง 20-400 ℃คือ (9.4 ~ 9.8) × 10 / ℃ซึ่งตรงกับแก้วอ่อนของกลุ่มโมลิบดีนัม (เช่น DM-308) และอัตราการรั่วซึมหลังการปิดผนึกอาจต่ำกว่า 1 × 10 Pa · m ลบ / s ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการปิดผนึกเกรดอวกาศ Qingchuan บรรลุการเพิ่มประสิทธิภาพผ่านการควบคุมกระบวนการต่อไปนี้:

1. การควบคุมองค์ประกอบทางเคมีที่แม่นยำ

ปริมาณนิกเกิลในโลหะผสมถูกควบคุมที่ 44.5% ~ 45.5% และปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า 0.05% อย่างเคร่งครัดเพื่อลดผลกระทบของการตกตะกอนของคาร์ไบด์ต่อค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว ผ่านกระบวนการรวมกันของการถลุงแบบเหนี่ยวนำสูญญากาศ (VIM) + การหลอมด้วยไฟฟ้า (ESR) ทำให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอขององค์ประกอบและหลีกเลี่ยงความผันผวนของประสิทธิภาพที่เกิดจากการแยกบางส่วน

2. การเพิ่มประสิทธิภาพของระบบบำบัดความร้อน

การอบชุบด้วยความร้อนสองขั้นตอน: การหลอมไฮโดรเจนที่ 900 ° C ถูกนำมาใช้เพื่อขจัดความเค้นในการประมวลผลและเปิดใช้งานพื้นผิวตามด้วยการหลอมที่เสถียรที่ 850 ° C เพื่อเปลี่ยนเนื้อเยื่อให้เป็นโครงสร้างออสเทนนิติกเดียวและขจัดความเสี่ยงของการเปลี่ยนเฟส สำหรับ K418 และ superalloy หล่ออื่น ๆ ขนาดและการกระจายของเฟสการเสริมแรงของ gamma (Ni Al Ti) จะถูกควบคุมโดยการละลายของแข็ง + การรักษาอายุเพื่อเพิ่มความแข็งแรงที่ยั่งยืนของอุณหภูมิสูง

3. การตัดเฉือนที่แม่นยำและการรักษาพื้นผิว

พื้นผิวของโลหะผสมต้องได้รับการดอง (สารละลายกรดไฮโดรคลอริก 25% 70 ℃) ก่อนการปิดผนึกเพื่อเอาผิวออกไซด์ออกไซด์จากนั้นใช้การเชื่อมอาร์กอาร์กอนหรือการประสานเพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อกับโลหะอื่น ๆ Qingchuan ติดตั้งศูนย์เครื่องจักรกลเชื่อมโยงห้าแกนซึ่งสามารถรับรู้ถึงการควบคุมความคลาดเคลื่อนของการปิดผนึกภายใน ± 0.01 มม. ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์เพื่อความแม่นยำของมิติ

กรณีปฏิบัติ: การทดแทนการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นสำหรับการปิดผนึกเซ็นเซอร์การบินและอวกาศ

เดิมบริษัทการบินและอวกาศใช้โลหะผสม 4J33 ที่นำเข้ามาเพื่อบรรจุเซ็นเซอร์ไจโรสโคป ซึ่งมีปัญหาเรื่องวงจรอุปทานที่ยาวนานและต้นทุนสูง Qingchuan ตระหนักถึงการทดแทนภายในประเทศผ่านขั้นตอนต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่ 1: การพัฒนาวัสดุที่กำหนดเอง

ตามช่วงอุณหภูมิการทำงานของเซ็นเซอร์ (-60 ℃ ~ 450 ℃) ปรับเนื้อหาโคบอลต์ในโลหะผสมเป็น 8.5% ~ 9.5% ปรับเส้นโค้งค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนให้เหมาะสมและให้แน่ใจว่าตรงกับเปลือกท่อเซรามิกอลูมินา หลังจากการทดสอบ CTE ของโลหะผสมที่กำหนดเองในช่วง 20 - 400 ℃คือ (6.8 ~ 7.2) × 10 / ℃และค่าเบี่ยงเบนจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเซรามิกน้อยกว่า 5%

ขั้นตอนที่ 2: การส่งมอบการหล่อที่แม่นยำ

ขึ้นอยู่กับรุ่น 3 มิติที่ลูกค้าให้ไว้ Qingchuan ใช้กระบวนการหล่อที่มีความแม่นยำของแม่พิมพ์เพื่อผลิตเปลือกเซ็นเซอร์กำจัดความหลวมด้วยกล้องจุลทรรศน์ผ่านเทคโนโลยีความดันไอโซสแตติก (HIP) ความร้อนและอัตราผลตอบแทนของการหล่อเพิ่มขึ้นเป็น 98% เมื่อเทียบกับวัสดุที่นำเข้าต้นทุนของโลหะผสมในประเทศลดลง 32% และระยะเวลาการส่งมอบสั้นลง 45 วัน

ขั้นตอนที่ 3: การตรวจสอบความน่าเชื่อถือในระยะยาว

การทดสอบ 1,000 รอบดำเนินการในสภาพแวดล้อมการสลับอุณหภูมิที่รุนแรงจำลองไม่มีการรั่วไหลของอากาศหรือการแตกร้าวในการปิดผนึกและอายุการใช้งานเมื่อยล้าถึง 1.2 เท่าของวัสดุที่นำเข้า ในปัจจุบันโครงการนี้ได้ถูกนำไปใช้กับระบบนำทางเฉื่อยขององค์กรการบินและอวกาศหลายแห่งและมีการส่งมอบสะสมมากกว่า 5,000 ชิ้น

เค้าโครงทางเทคนิค: ความสามารถของห่วงโซ่เต็มรูปแบบตั้งแต่วัสดุไปจนถึงโซลูชัน

ข้อได้เปรียบทางเทคนิคของ Qingchuan ไม่ได้สะท้อนให้เห็นในประสิทธิภาพของวัสดุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรูปแบบบูรณาการของ "วัสดุ + กระบวนการ + บริการ":

1. เมทริกซ์ผลิตภัณฑ์หลายยี่ห้อ

ครอบคลุมผลึกไอโซแอกเซียล (K418 / K419) การแข็งตัวตามทิศทางและโลหะผสมผลึกเดี่ยวเพื่อตอบสนองความต้องการของอุณหภูมิและสถานการณ์ความเครียดที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นโลหะผสม K418 มีความแข็งแรงยาวนานถึง 200MPa ที่ 900 ℃เหมาะสำหรับใบพัดกังหันเครื่องยนต์อากาศยาน โลหะผสม 4J45 มุ่งเน้นไปที่บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และคุณสมบัติการขยายตัวต่ำสามารถหลีกเลี่ยงความเสียหายจากความเครียดจากความร้อนของชิปและโครงตะกั่ว

2. ระบบการควบคุมคุณภาพแบบเต็มกระบวนการ

ตั้งแต่การตรวจจับวัตถุดิบไปจนถึงการส่งมอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป 12 โหนดการควบคุมคุณภาพรวมถึงการวิเคราะห์สเปกตรัมการตรวจสอบทางโลหะวิทยาและการทดสอบความหนาแน่นของอากาศ พร้อมกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) และสเปกโตรมิเตอร์พลังงาน (EDS) สามารถวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของส่วนต่อประสานการปิดผนึกเพื่อให้การสนับสนุนข้อมูลสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ

3. บริการที่กำหนดเองตอบสนองอย่างรวดเร็ว

เพื่อตอบสนองความต้องการ R & D ของชุดเล็กและหลากหลาย Qingchuan ให้บริการ "การพิสูจน์อักษรอย่างรวดเร็ว 72 ชั่วโมง" เพื่อทำนายประสิทธิภาพการปิดผนึกล่วงหน้าผ่านการจำลองแบบดิจิทัลและลดต้นทุนการผลิตทดลอง ตัวอย่างเช่นส่วนประกอบเครื่องตรวจจับสูญญากาศโลหะผสม 4J50 ที่ปรับแต่งสำหรับองค์กรอุปกรณ์การแพทย์ใช้เวลาเพียง 15 วันจากการออกแบบไปจนถึงการส่งมอบเพื่อช่วยให้ลูกค้าคว้าโอกาสทางการตลาด

สรุป: นวัตกรรมวัสดุขับเคลื่อนการอัพเกรดการผลิตระดับไฮเอนด์

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของโลหะผสมการขยายตัวคงที่ของเหล็ก - นิกเกิลนั้นเป็นการบูรณาการอย่างลึกซึ้งของวัสดุศาสตร์และการผลิตที่มีความแม่นยำ ด้วยการลงทุนอย่างต่อเนื่องในการวิจัยและพัฒนา การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ และบริการที่สมบูรณ์แบบ Qingchuan New Materials ไม่เพียงแต่แก้ปัญหา "คอค้าง" ของอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์เท่านั้น แต่ยังส่งเสริมวิวัฒนาการของเทคโนโลยีการปิดผนึกในทิศทางของความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นและต้นทุนที่ต่ำลง ในอนาคตด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ 5G พลังงานใหม่และสาขาอื่น ๆ ความต้องการวัสดุโลหะผสมที่กำหนดเองจะยังคงเติบโตและการปฏิบัติทางเทคนิคของ Qingchuan ให้กระบวนทัศน์นวัตกรรมที่จำลองได้สำหรับอุตสาหกรรม