Giriş: Hassas alaşımların endüstriyel değeri

Elektronik paketleme, havacılık ve hassas aletler alanlarında, malzemelerin termal genleşme katsayısı (CTE) eşleşmesi, ekipman güvenilirliğini doğrudan etkiler. Metal, cam ve seramik gibi metalik olmayan malzemelerle kapatıldığında, CTE farkı çok büyükse, sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan termal stres, arayüzün çatlamasına veya sızmasına neden olur. Demir-nikel sabit genleşme hassas alaşımı, nikel içeriğini doğru bir şekilde ayarlayarak, bu sorunu çözmek için kilit bir malzeme haline gelen belirli bir cam sisteminin CTE ile eşleşir.

I. Teknik düzen: bileşen tasarımından proses kontrolüne
Zhengzhou Yüksek Teknoloji Bölgesi'nin modern standart atölyesine dayanan Qingchuan Yeni Malzemeler, yüksek saflıkta metal saflaştırma, özel alaşım eritme ve hassas işlemeyi kapsayan tam bir zincir teknoloji sistemi kurmuştur. Demir-nikel sabit genleşme alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi üç ana yöne odaklanır:

1. Kompozisyonların hassas kontrolü
Örnek olarak 4 J44 alaşımı alındığında, nikel içeriği kesinlikle % 44 ± % 0.1 olarak kontrol edilir ve doku stabilitesi, iz karbon (≤ % 0.03), silikon (≤ % 0.3) ve diğer elementlerin eklenmesiyle optimize edilir. Laboratuvar verileri, alaşımın CTE'nin-60 ℃ ila 400 ℃ aralığında (11.0 ~ 11.5) DM-305 yumuşak camın genleşme eğrisi ile oldukça tutarlı olan × 10/℃.

2. Erime prosesinde inovasyon
Vakum indüksiyonlu eritme (VIM) elektriksel cüruf yeniden eritme (ESR) çift bağlantı işlemi, oksijen içeriğini 15 ppm'nin altında kontrol etmek için kullanılır ve metalik olmayan inklasyon seviyesi ASTM E45-13 A0.5 seviyesine ulaşır. Bir aero motor bıçağı üretim durumu, işlemin 900 ° C yüksek sıcaklıkta alaşımın dayanıklılığının % 12 arttığını ve sürünme direncinin geleneksel işlemden % 20 daha iyi olduğunu göstermektedir.

3. Isıl işlem prosesinin optimizasyonu
Kombinasyon işlemi (950 ° C/2h) yaşlanma işleminin (480 ° C/4h) bir kombinasyonu ile, γ 'faz boyutu 30-50nm aralığında kontrol edilir. Deneyler, bu parametrenin altındaki alaşımın akma dayanımının 520 MPa'ya ulaştığını ve uzamanın hassas damgalama kalıplama gereksinimlerini karşılamak için % 28 oranında kaldığını göstermektedir.

Uygulama uygulaması: laboratuvardan sanayileşmeye sıçrama
Qingchuan Yeni Malzemelerin teknik başarıları iki ana alana başarıyla uygulandı:

1. Aero motor sıcak uç parçaları
Belirli bir turbofan motor yanma odası sızdırmazlık halkası imalatında, geleneksel nikel bazlı yüksek sıcaklık alaşımı yerine 4 J50 alaşımı kullanılır. Bu malzemenin CTE 9.8 × 10 ℃/℃ olup, seramik kaplama ile eşleşme derecesi % 35 oranında arttırılmıştır, bu da 1200 ℃ sirkülasyon ısıl etkisi altında parçalarda çatlakların görülme sıklığını % 8'den % 0, 5'e düşürmüştür. 1000 saatlik dayanıklılık testinden sonra, sızdırmazlık halkasının kaçak oranı 0. 0sccm'nin altında stabildir.

2. Yüksek Güvenilir Elektronik Paketleme
Bir yarı iletken işletme için geliştirilen 4 J42 alaşımlı boru koltuğu, ön oksidasyon işlemiyle (850 ° C/10 dk) 5 μm kalınlığında bir Fe Oksit filmi oluşturur ve borosilikat camına sızma açısı 120 ° 'den 35 ° 'ye düşer. Paketlenmiş entegre devrenin-55 ℃ ila 150 ℃ sıcaklık döngüsü testinde, hava sızdırmazlığı uyum oranı % 78'den % 99, 2'ye yükseltildi ve arıza oranı % 30 azaldı.

Üçüncüsü, teknik parametreler ve kalite kontrol
Qingchuan New Materials, tüm süreci kapsayan bir dizi kalite kontrol sistemi kurdu:

• Bileşen analizi: İz elementleri tespit etmek için ışıma deşarj kütle spektrometresi (GDMS) kullanarak, 0.1ppm hassasiyetle
• Organizasyon karakterizasyonuASTM 5-8 dereceli homojenliği sağlamak için elektron geri saçılma kırınımı (EBSD) ile parçacık oryantasyonunun analizi
• Performans testi:-150 ° C ila 1000 ° C aralığında CTE değişikliklerinin sürekli izlenmesi için termal genleşme ölçer (DIL 402C) kullanın
• Güvenilirlik doğrulaması: Gerçek çalışma koşullarını simüle etmek için 10.000 termal çevrim testi yapın ve malzeme performans zayıflama eğrisini kaydedin.

Sonuç: Malzeme yeniliği endüstriyel yükseltmeyi yönlendirir
Qingchuan New Materials, yabancı şirketlerin demir-nikel sabit genleşme alaşımları alanındaki teknolojik tekelini bileşen-süreç-uygulama işbirliğiyle kırdı. Geliştirdiği 4J serisi alaşımlar,-60 ° C ila 1200 ° C arasında bir sıcaklık alanını kapsayan eksiksiz bir ürün hattı oluşturdu ve havacılık, elektronik, enerji ve diğer alanlarda 200'den fazla ana bileşenin yerini aldı ve üst düzey ekipmanların yerelleştirilmesi için malzeme desteği sağladı. Gelecekte, yönlü katılaşma ve tek kristal teknolojisindeki atılımlarla, şirketin sabit genleşme alaşımlarının daha yüksek sıcaklık bölümlerinde (1200 ° C'nin üzerinde) endüstriyel uygulamasını gerçekleştirmesi bekleniyor.