ภูมิหลังด้านเทคโนโลยีและความต้องการของอุตสาหกรรม

โลหะผสมปิดผนึกการขยายตัวคงที่เหล็ก-นิกเกิลเป็นโลหะผสมชนิดพิเศษที่ได้รับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่เฉพาะเจาะจงโดยการควบคุมอัตราส่วนเหล็ก-นิกเกิลอย่างแม่นยำมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์การบินและอวกาศเครื่องมือที่มีความแม่นยำและสาขาอื่นๆข้อกำหนดหลักคือการจับคู่การขยายตัวทางความร้อนกับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะเช่นเซรามิกและแก้วเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวของความเครียดหรือความล้มเหลวของการปิดผนึกที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิด้วยประสบการณ์หลายปีในการวิจัยและพัฒนาโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงและโลหะผสมพิเศษ Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. ได้สร้างโครงร่างทางเทคนิคแบบครบวงจรตั้งแต่การออกแบบวัสดุไปจนถึงการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำในสาขานี้

การวิเคราะห์ข้อดีทางเทคนิคของ Qingchuan New Materials

Qingchuan New Materials ตั้งอยู่ในเขตพัฒนาอุตสาหกรรมไฮเทคเจิ้งโจวมีการประชุมเชิงปฏิบัติการมาตรฐานที่ทันสมัยและสายการผลิตโลหะผสมพิเศษหลายสายพร้อมด้วยอุปกรณ์หลักเช่นเตาหลอมสูญญากาศสูงและโรงรีดที่มีความแม่นยำซึ่งสามารถควบคุมระดับอะตอมขององค์ประกอบโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลทีมวิจัยและพัฒนาปรับกระบวนการบำบัดความร้อนให้เหมาะสมเพื่อรักษาเสถียรภาพของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของโลหะผสมที่ (5.0 ± 0.2)× 10 ⁻/℃ (ช่วง20-300 ℃) และระดับการจับคู่กับเซรามิกอลูมินา96% มากกว่า98% ซึ่งได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญความน่าเชื่อถือของการปิดผนึกนอกจากนี้ด้วยการนำเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยเลเซอร์และกล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยาบริษัทได้สร้างระบบควบคุมคุณภาพแบบเต็มกระบวนการที่ครอบคลุมการตรวจจับวัตถุดิบการตรวจสอบกระบวนการและการตรวจสอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพื่อให้แน่ใจว่าความเสถียรของชุดผลิตภัณฑ์ดีกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรม

กรณีปฏิบัติ: โครงการปิดผนึกห้องโดยสารอิเล็กทรอนิกส์ของยานอวกาศ

ในโครงการปิดผนึกห้องโดยสารอิเล็กทรอนิกส์ของยานอวกาศบางประเภทลูกค้าต้องการให้โลหะผสมรักษาการขยายตัวทางความร้อนกับพื้นผิวเซรามิกในช่วงอุณหภูมิ-55 ° C ถึง125 ° C และในขณะเดียวกันก็ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดความหนาแน่นของอากาศในสภาพแวดล้อมสุญญากาศทีมเทคนิคของ Qingchuan New Materials ประสบความสำเร็จทางเทคโนโลยีผ่านขั้นตอนต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่1: การพัฒนาวัสดุที่กำหนดเอง
ตามเส้นโค้งการขยายตัวทางความร้อนของพื้นผิวเซรามิกที่ลูกค้าจัดหาให้ปรับอัตราส่วนเหล็ก-นิกเกิลเป็น42:58 (อัตราส่วนมวล) และเพิ่มไนโอเบียมติดตามเพื่อปรับแต่งเมล็ดพืชและควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของโลหะผสมได้อย่างแม่นยำที่ (5.1 ± 0.1)× 10 ⁻/℃.

ขั้นตอนที่2: การขึ้นรูปที่แม่นยำและการรักษาความร้อน
ช่องว่างถูกเตรียมโดยกระบวนการหลอมและตีขึ้นรูปแบบเหนี่ยวนำสูญญากาศและความหนาจะถูกควบคุมที่0.5มม. ± 0.02มม. ผ่านการรีดเย็นหลายรอบจากนั้นจึงผ่านการอบแบบแบ่งขั้นตอน (การเก็บรักษาความร้อน850 ° C เป็นเวลา2ชั่วโมงจากนั้นทำให้เตาเย็นลงถึง600 ° C จากนั้นระบายความร้อนด้วยอากาศที่อุณหภูมิห้อง) เพื่อขจัดความเครียดในการประมวลผลตรวจสอบให้แน่ใจว่าความเรียบของวัสดุดีกว่า0.05มม./ม.

ขั้นตอนที่3: การตรวจสอบประสิทธิภาพการปิดผนึก
ผ่านการทดสอบโดยเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียมแมสสเปกโตรมิเตอร์อัตราการรั่วไหลของชิ้นส่วนปิดผนึกต่ำกว่า1 × 10 ⁻ ¹ ¹ Pa ·m³/s ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของความหนาแน่นของอากาศในระดับการบินและอวกาศหลังจากการทดสอบวัฏจักรความร้อน100ครั้ง (-55 ℃ ถึง125 ℃ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดลงอัตรา10 ℃/นาที) ไม่มีการแตกร้าวหรือลอกของอินเทอร์เฟซการปิดผนึกตรวจสอบความน่าเชื่อถือในระยะยาวของวัสดุ

พารามิเตอร์ทางเทคนิคและสถานการณ์การใช้งานที่เหมาะสม

พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของโลหะผสมปิดผนึกเหล็ก-นิกเกิลที่ขยายตัวคงที่ของวัสดุใหม่ของชิงฉวนมีดังนี้:
• ช่วงส่วนผสม: Fe 40-45%, Ni 55-60%, Nb 0.1-0.3% (อัตราส่วนมวล)
• ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน:(5.0 ± 0.2)× 10 ⁻ ⁶/℃(20-300 ℃)
• ความทนแรงดึง: ≥600MPa
• การยืดตัว: ≥ 15%
• ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน:-196 ℃ ถึง400 ℃
วัสดุนี้เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการจับคู่ความร้อนเช่นบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงซีลช่องเลเซอร์ส่วนประกอบเซ็นเซอร์การบินและอวกาศเป็นต้นและสามารถแก้ปัญหาความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อนที่ไม่ตรงกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

คำถามที่พบบ่อย: การวิเคราะห์ปัญหาทางเทคนิคของโลหะผสมการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิล

Q1: วิธีการปรับสมดุลความแข็งแรงของโลหะผสมและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน?
ตอบ: การเพิ่มธาตุไนโอเบียมเพื่อสร้างเฟสตกตะกอนขนาดเล็กจะช่วยลดอิทธิพลต่อค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนในขณะที่เพิ่มความแข็งแรง Qingchuan New Materials ปรับอัตราส่วนส่วนผสมให้เหมาะสมผ่านการทดลองจำนวนมากเพื่อให้แน่ใจว่ามีการควบคุมความแข็งแรงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนร่วมกัน

Q2: จะหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันระหว่างการปิดผนึกได้อย่างไร?
ตอบ: ใช้การหลอมสูญญากาศและกระบวนการรีดป้องกันก๊าซเฉื่อยเพื่อควบคุมปริมาณออกซิเจนให้ต่ำกว่า10ppm ตลอดกระบวนการทั้งหมดก่อนปิดผนึกพื้นผิวของโลหะผสมจะถูกดองและชุบนิกเกิลเพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์ที่หนาแน่นเพื่อป้องกันการสัมผัสกับออกซิเจน

Q3: วัสดุนี้สามารถแทนที่โลหะผสมที่ตัดได้ (Kovar)?
ตอบ: ในสถานการณ์ที่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนตรงกับเซรามิกโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลของวัสดุใหม่ของชิงฉวนสามารถให้ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับโลหะผสมที่ตัดได้ผ่านการปรับองค์ประกอบและลดต้นทุนได้ประมาณ20% บริษัทในประเทศหลายแห่งประสบความสำเร็จในการใช้งานทางเลือกอื่น