บทนำ: มูลค่าทางเทคนิคและความท้าทายในอุตสาหกรรมของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลคงที่

โลหะผสมที่มีความแม่นยำในการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิล (เช่น4J29, 4J36เป็นต้น) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการบินและอวกาศเครื่องมือที่มีความแม่นยำบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และสาขาอื่นๆเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ตรงกับวัสดุเฉพาะอย่างไรก็ตามความแม่นยำในการควบคุมองค์ประกอบ (เช่นความผันผวนของปริมาณนิกเกิลต้อง ≤ 0.1%) ความเสถียรของกระบวนการบำบัดความร้อน (การเบี่ยงเบนของอุณหภูมิต้อง ≤ ± 2 ℃) และปัญหาทางเทคนิคอื่นๆได้จำกัดการใช้งานขนาดใหญ่ในอุตสาหกรรมมาเป็นเวลานาน Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. ประสบความสำเร็จในการผลิตโลหะผสมประเภทนี้จำนวนมากอย่างมีเสถียรภาพผ่านระบบควบคุมวงปิด "ส่วนประกอบ-กระบวนการ-ประสิทธิภาพ" ที่พัฒนาขึ้นเองและประสบความสำเร็จในการนำไปใช้กับโครงการระดับประเทศหลายโครงการ

การวิเคราะห์ทางเทคนิค: ข้อดีหลักสามประการสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาโลหะผสมประสิทธิภาพสูง

1. เทคโนโลยีการควบคุมความแม่นยำของส่วนผสม: Qingchuan New Materials ใช้กระบวนการหลอมแบบเหนี่ยวนำสูญญากาศ (VIM) และการหลอมด้วยไฟฟ้า (ESR) แบบคู่รวมกับการวิเคราะห์สเปกตรัมและเครื่องวิเคราะห์คาร์บอนและกำมะถันเพื่อควบคุมความผันผวนของเนื้อหาขององค์ประกอบหลักเช่นนิกเกิลโคบอลต์และคาร์บอนในโลหะผสมภายใน ± 0.05%. ตัวอย่างเช่นปริมาณนิกเกิลของโลหะผสม4J29จะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดที่28.5%-29.5% เพื่อให้แน่ใจว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวคงที่ (4.6 ± 0.1)× 10 ⁶/℃ ในช่วง-60 ℃ ถึง100 ℃

2. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการบำบัดความร้อน: ด้วยเตาหลอมไล่ระดับที่พัฒนาขึ้นเองความสม่ำเสมอของสนามอุณหภูมิจะเกิดขึ้นที่ ≤ ± 1.5 ℃ และการป้องกันก๊าซเฉื่อย (ปริมาณออกซิเจน ≤ 5ppm) ช่วยขจัดความเครียดภายในของโลหะผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพและทำให้โครงสร้างเกรนมีเสถียรภาพยกตัวอย่างโลหะผสม4J36หลังจากเก็บไว้ที่อุณหภูมิ1050 ° C เป็นเวลา4ชั่วโมงความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ (แรงกระแทก ≥ 30J) และความเสถียรของมิติ (อัตราการคืบ24ชั่วโมง ≤ 0.002%) ดีกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรมอย่างมีนัยสำคัญ

3. ระบบตรวจสอบย้อนกลับคุณภาพแบบเต็มกระบวนการ: ตั้งแต่วัตถุดิบที่เข้ามาในโรงงานจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่ออกจากโรงงานโลหะผสมแต่ละชุดจะถูกผูกไว้กับ ID ที่ไม่ซ้ำกันและตัวบ่งชี้หลักมากกว่า200ตัวเช่นอุณหภูมิในการหลอมพารามิเตอร์การประมวลผลและข้อมูลการทดสอบจะถูกบันทึกผ่านระบบ MES เพื่อให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับปัญหาด้านคุณภาพและพารามิเตอร์ของกระบวนการได้อย่างต่อเนื่องการเพิ่มประสิทธิภาพ

กรณีปฏิบัติ: การพัฒนาโลหะผสม4J29ที่กำหนดเองสำหรับบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์

บริษัทเซมิคอนดักเตอร์จำเป็นต้องพัฒนาเฟรมโลหะผสมที่ตัดได้สำหรับบรรจุภัณฑ์ชิปกำลังสูงโดยต้องมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเพื่อให้ตรงกับพื้นผิวเซรามิก (Al-Ofm) (α = 6.8 × 10 ⁻ ⁶/℃) และข้อผิดพลาดของความเรียบคือ ≤ 0.02มม. ทีมเทคนิคของ Qingchuan New Materials เสร็จสิ้นการส่งมอบโดยทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่1: การออกแบบส่วนผสม: ปรับปริมาณโคบอลต์ในโลหะผสม4J29เป็น0.2% ปรับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวอย่างแม่นยำเป็น (6.7 ± 0.1)× 10 ⁻/℃ และเพิ่มการจับคู่ความร้อนกับพื้นผิวเซรามิก15%

ขั้นตอนที่2: การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: ใช้กระบวนการหลอมกลางรีดเย็นร่วมกัน (850 ℃ × 2h) เพื่อควบคุมความแข็งของวัสดุที่ HV220-240และควบคุมข้อผิดพลาดของความเรียบภายใน0.015มม. ผ่านการเจียรที่แม่นยำ

ขั้นตอนที่3: การตกแต่งพื้นผิว: ด้วยการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมี (ความหนา3-5μm) และการหลอมไฮโดรเจน (400 ℃ × 4h) ความเค้นในการแปรรูปจะถูกกำจัดและความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นผิวจะดีขึ้น (การทดสอบการพ่นเกลือที่เป็นกลาง ≥ 500ชั่วโมงโดยไม่มีการกัดกร่อน)

ผลิตภัณฑ์ได้รับการตรวจสอบโดยลูกค้าหลังจาก1,000รอบการทำความเย็นและความร้อนที่อุณหภูมิ-40 ° C ถึง150 ° C อัตราการลดลงของความแข็งแรงของการรวมกันของกรอบและพื้นผิวเซรามิกคือ ≤ 5% ซึ่งดีกว่าวัสดุแบบเดิมอย่างมีนัยสำคัญ (อัตราการลดลง ≥ 15%) มีการผลิตจำนวนมากที่มั่นคง5,000กิโลกรัม

คำถามที่พบบ่อย: คำถามที่พบบ่อยในการใช้โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล

Q1: วิธีการเลือกโลหะผสมที่เหมาะสมเกรด?
A: จำเป็นต้องกำหนดตามช่วงอุณหภูมิการใช้งานและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุที่ตรงกันตัวอย่างเช่น4J29เหมาะสำหรับฉากที่ตรงกับเซรามิกที่อุณหภูมิ-60 ° C ถึง100 ° C และ4J36เหมาะสำหรับการปิดผนึกด้วยแก้วหรือโลหะในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ (-253 ° C ถึง100 ° C)

Q2: จะหลีกเลี่ยงการแตกร้าวระหว่างการประมวลผลได้อย่างไร?
ตอบ: จำเป็นต้องควบคุมการเสียรูปของกระบวนการเย็นอย่างเคร่งครัด (ครั้งเดียว ≤ 15%) และอุณหภูมิการอบอ่อนระดับกลาง (แนะนำให้4J29 850-900 ℃) และตรวจสอบข้อบกพร่องภายในผ่านการตรวจจับอัลตราโซนิก

Q3: จะรับประกันความมั่นคงในระยะยาวของโลหะผสมได้อย่างไร?
ตอบ: Qingchuan New Materials แนะนำธาตุ (เช่นเซอร์โคเนียม0.01%) เพื่อปรับแต่งเมล็ดพืชและปรับกระบวนการบำบัดความร้อนให้เหมาะสมเพื่อให้อัตราการเปลี่ยนแปลงขนาดของโลหะผสมในรอบการใช้งาน10ปี ≤ 0.05%

สรุป: กระบวนการแปลโลหะผสมที่มีความแม่นยำซึ่งขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยี

Jinchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. ได้จัดตั้งระบบทางเทคนิคที่ครอบคลุมผลิตภัณฑ์หลัก5ประเภทเช่นโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลคงที่และโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงผ่านการลงทุนอย่างต่อเนื่องในการวิจัยและพัฒนา (การลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาเฉลี่ยต่อปีคิดเป็นมากกว่า8%) และได้รับสิทธิบัตรการประดิษฐ์สะสม12รายการเข้าร่วมในการกำหนดมาตรฐานอุตสาหกรรม3รายการโรงงานที่ทันสมัยในเขตไฮเทคเจิ้งโจวติดตั้งเตาหลอมสูญญากาศมากกว่า60ชุดหน่วยรีดเย็นอุปกรณ์ทดสอบความแม่นยำฯลฯโดยมีกำลังการผลิต2,000ตันต่อปีสามารถให้บริการลูกค้าด้วยโซลูชันแบบครบวงจรตั้งแต่การออกแบบวัสดุไปจนถึงการแปรรูปผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปช่วยอุตสาหกรรมการผลิตระดับไฮเอนด์ฝ่าคอขวดทางเทคนิคของ "คอติด"