บทนำ: คุณค่าทางเทคนิคของโลหะผสมเชื่อมประสานที่มีการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิล

โลหะผสมเชื่อมต่อที่มีการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิล สามารถบรรลุการจับคู่ที่แม่นยำของค่าการขยายตัวด้วยความร้อนกับวัสดุต่างๆ เช่น แก้ว เซรามิก เป็นต้น ด้วยการควบคุมปริมาณนิกเกิลอย่างแม่นยำ จนกลายเป็นวัสดุหลักในสาขาต่างๆ เช่น อุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ การบรรจุหีบห่อเซมิคอนดักเตอร์ เซ็นเซอร์อวกาศและการบิน เป็นต้น บริษัท ชิงชวน นิวเมเทรียล (เจิ้งโจว) จำกัด ได้สร้างความได้เปรียบทางเทคโนโลยีที่โดดเด่นในสาขานี้ ด้วยการสะสมเทคโนโลยีและความสามารถในการสร้างสรรค์นวัตกรรมทางกระบวนการ

การวางแผนทางเทคโนโลยี: การควบคุมกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การหลอมจนถึงการขึ้นรูป

บริษัท Qingchuan New Materials ใช้การหลอมด้วยการเหนี่ยวนำในสุญญากาศ (VIM) + การหลอมซ้ำด้วยเศษไฟฟ้า (ESR) / การหลอมซ้ำด้วยการบริโภคสุญญากาศ (VAR)กระบวนการผสมผสาน ควบคุมปริมาณแก๊สให้อยู่ในระดับ ≤0.001% ผ่านระบบการชำระล้างสามขั้นตอน เพื่อให้มั่นใจว่าความบริสุทธิ์ของโลหะผสมแม่จะบรรลุมาตรฐานทางการบินและอวกาศ ตัวอย่างเช่น ปริมาณนิกเกิลในโลหะผสม 4J42 ที่ผลิตขึ้นจะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดให้อยู่ในช่วง 41.5%-42.5% สอดคล้องกับการออกแบบองค์ประกอบที่มีคาร์บอน ≤0.03% และแมงกานีส ≤0.50% ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนของโลหะผสมในช่วง 20-400℃ คงที่อยู่ที่ (10.5-11.5)×10⁻⁶/℃ และมีความสอดคล้องกับแก้วนิ่ม DM-308 ถึง 98.7%

ในด้านกระบวนการขึ้นรูป ชิงชวนได้ฝ่าฟันข้อจำกัดของการตีขึ้นรูปแบบดั้งเดิม ผ่านการหล่อแบบแม่นยำด้วยแม่พิมพ์ละลาย + การอัดอัดอิสระด้วยความร้อน (HIP)เทคโนโลยีสามารถทำให้ชิ้นส่วนโครงสร้างที่ซับซ้อนมีรูปร่างใกล้เคียงกับรูปร่างสุดท้าย ยกตัวอย่างเช่น ใบพัดเทอร์ไบน์ของเครื่องยนต์อากาศยาน ซึ่งใช้กระบวนการหล่อแข็งแบบมีทิศทางในการควบคุมขนาดของγ' เฟสเสริมแรงให้อยู่ในช่วง 50-100 นาโนเมตร ทำให้ความแข็งแรงต่อเนื่องของโลหะผสมที่อุณหภูมิ 900℃ เพิ่มขึ้นเป็น 350 เมกะปาสคาล ซึ่งสูงขึ้น 22% เมื่อเทียบกับกระบวนการแบบดั้งเดิม

กรณีศึกษาการประยุกต์ใช้: การสร้างความก้าวหน้าในการผลิตอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์ในประเทศ

ในด้านการบรรจุเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุโครงสร้างลวดนำของอัลลอย 4J50 ที่พัฒนาโดย Qingchuan ได้ผ่านการทดสอบที่เข้มงวดของผู้ผลิตชิประดับอวกาศรายหนึ่ง วัสดุนี้เมื่อผ่านการอบชุบด้วยไฮโดรเจนที่ 900℃±20℃ แล้ว ความขรุขระของพื้นผิว Ra ≤ 0.8μm และอัตราการรั่วซึมเมื่อเผาพร้อมกับเซรามิกอลูมินาอยู่ที่ต่ำกว่า 1×10⁻¹¹ Pa·m³/s ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดการทดสอบสภาพแวดล้อมของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทางทหาร GJB 548B-2005 ข้อมูลจากการติดตั้งจริงแสดงให้เห็นว่า โมดูลพลังงานที่ใช้วัสดุนี้มีอัตราการรักษาความแข็งแรงของการเชื่อมต่อระหว่างพื้นผิวอยู่ที่ 92.3% หลังจากวนซ้ำอุณหภูมิ 1,000 ครั้ง ระหว่าง -60℃ ถึง 450℃

ในสาขาอวกาศและการบินนาวา หุ้มเคสจากโลหะผสม 4J42 ที่ชิงชวนพัฒนาขึ้นสำหรับเซ็นเซอร์ดาวเทียมรุ่นหนึ่ง ได้ปรับปรุงเสถียรภาพในอุณหภูมิสูงอย่างเห็นได้ชัดโดยการเพิ่มปริมาณโคบอลต์ให้เป็น 0.5% ในการทดสอบจำลองบนพื้นดิน วัสดุนี้ยังคงรักษาขนาดเม็ดโลหะอยู่ที่ระดับ 6-8 ตามมาตรฐาน ASTM E112 หลังจากทำงานต่อเนื่องที่ 650℃ เป็นเวลา 2000 ชั่วโมง และอัตราการรักษาความต้านแรงดึงอยู่ที่ 89% โดยมีต้นทุนที่ลดลง 31% เมื่อเทียบกับวัสดุนำเข้า

พารามิเตอร์ทางเทคนิคและการควบคุมคุณภาพ

บริษัท ชิงชวนวัสดุใหม่ ได้สร้างระบบควบคุมคุณภาพที่ครอบคลุมทั้งวงจรการผลิต:

• การควบคุมส่วนประกอบทางเคมี: ใช้การวิเคราะห์คลื่นแสง ICP-AES เพื่อควบคุมการเปลี่ยนแปลงของปริมาณธาตุสำคัญ เช่น นิกเกิล โคบอลต์ ให้อยู่ในช่วง ±0.05%
• การตรวจสอบความเสถียรขององค์กร: ใช้กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยาร่วมกับ SEM-EDS เพื่อรับรองว่าปริมาณเฟสออสเทนไนต์ ≥ 99.5%
• ระบบติดตามประสิทธิภาพ: แต่ละชุดของผลิตภัณฑ์จะมีหนังสือรับรองวัสดุ รายงานการตรวจสอบรอยแตกด้วยคลื่นอัลตราโซนิก และบันทึกกราฟการอบชุบความร้อน

ความคลาดเคลื่อนของความหนาแผ่นโลหะผสม 4J42 ที่ผลิตขึ้นนั้นถูกควบคุมให้อยู่ในช่วง ±0.05 มม. ความตรง ≤1 มม./ม. สามารถนำไปใช้กับการขึ้นรูปด้วยการปั๊มที่มีความแม่นยำสูงได้โดยตรง ลดปริมาณการแปรรูปต่อไปได้มากกว่า 30%

บทสรุป: นวัตกรรมวัสดุที่ขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยี

Qingchuan New Materials ได้สร้างสายผลิตภัณฑ์ที่สมบูรณ์ครอบคลุมโลหะผสมชุดต่างๆ เช่น 4J42, 4J50, GH4169 ฯลฯ ผ่านการปรับปรุงเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง รูปแบบธุรกิจ "วัสดุ + กระบวนการ + โซลูชัน" ของบริษัทไม่เพียงแก้ปัญหาการพึ่งพาวัสดุนำเข้าของอุปกรณ์ระดับสูงเท่านั้น แต่ยังลดระยะเวลาการส่งมอบให้เหลือน้อยกว่า 15 วัน ด้วยบริการในพื้นที่อีกด้วย ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการผลิตอัจฉริยะและพลังงานใหม่ ความต้องการทางเทคโนโลยีของโลหะผสมเหล็กนิกเกิลสำหรับการเชื่อมต่อที่มีการขยายตัวคงที่จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การปฏิบัติทางเทคโนโลยีของ Qingchuan New Materials ได้ให้เส้นทางการผลิตในประเทศที่สามารถจำลองแบบได้แก่อุตสาหกรรม