Giriş: Demir-nikel sabit genleşme alaşımlarının teknik değeri ve endüstri zorlukları

Demir-nikel sabit genleşme hassas alaşımları (4 J29, 4 J36 ve diğer markalar gibi), termal genleşme katsayısının belirli malzemelere oldukça uygun olması nedeniyle havacılık, hassas aletler, yarı iletken paketleme ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bileşen kontrol doğruluğu (örneğin, nikel içeriği dalgalanma ihtiyacı ≤ % 0.1) ve ısıl işlem kararlılığı (sıcaklık sapması ≤ ± 2 ° C olmalıdır) gibi teknik zorluklar, endüstrinin büyük ölçekli uygulamalarını uzun süre kısıtlamıştır. Qingchuan Yeni Malzemeler (Zhengzhou) Co., Ltd., bağımsız olarak geliştirilen "bileşen-işlem-performans" kapalı döngü kontrol sistemi ile bu alaşımların istikrarlı bir şekilde seri üretimini gerçekleştirdi ve birçok ulusal projeye başarıyla uygulandı.

Teknik analiz: üç temel avantaj, yüksek performanslı alaşım araştırma ve geliştirmesini destekliyor

1. Kompozisyon hassas kontrol teknolojisi: Qingchuan'ın yeni malzemesi, alaşımdaki nikel, kobalt ve karbon gibi temel elementlerin içerik dalgalanmalarını kontrol etmek için spektral analiz ve bir karbon-kükürt analizörü ile birlikte, vakum indüksiyonlu eritme (VIM) elektrikli cüruf yeniden eritme (ESR) çift bağlantı işlemini benimser. % 0.05 içinde. Örneğin, 4 J29 alaşımının nikel içeriği % 28.5-% 29.5 arasında sıkı bir şekilde kontrol edilir ve genleşme katsayısının-60 ° C ila 100 ° C (4.6 ± 0.1) x 10 °/° C aralığında sabit olmasını sağlar.

2. Isıl işlem optimizasyonu: Bağımsız olarak geliştirilen gradyan tavlama fırını sayesinde, alaşımın iç stresini etkin bir şekilde ortadan kaldırmak ve tanecik yapısını stabilize etmek için inert gaz koruması (oksijen içeriği ≤ 5ppm) ile birlikte sıcaklık alanının homojenliği ≤ ± 1.5 ℃ elde edilir. Örnek olarak 4 J36 alaşımı alındığında, 1050 ° C'de 4 saat boyunca yavaşça oda sıcaklığına soğutulduktan sonra, düşük sıcaklık tokluğu (darbe işi ≥ 30J) ve boyutsal stabilitesi (24 saatlik sürünme oranı ≤ % 0.002) endüstri standartlarından önemli ölçüde daha iyidir.

3. Tam süreç kalite izlenebilirlik sistemi: Hammaddelerin fabrikaya girmesinden bitmiş ürünün teslimine kadar, her bir alaşım partisi benzersiz bir kimlikle bağlanır. MES sistemi, kalite sorunlarının izlenebilirliğini ve proses parametrelerinin sürekli optimizasyonunu sağlamak için eritme sıcaklığı, işleme parametreleri ve test verileri gibi 200'den fazla temel göstergeyi kaydeder..

Pratik durum: yarı iletken paketi için 4 J29 alaşımının özelleştirilmiş gelişimi

Bir yarı iletken şirketinin, yüksek güçlü talaş ambalajı için kesilebilir bir alaşım çerçevesi geliştirmesi gerekir; genleşme katsayısının, seramik substrat (Aluştur) (α = 6.8 × 10 ≥/℃) ile eşleşmesini gerektirir ve düzlem hatası ≤ 0.02mm. Qingchuan Yeni Malzeme Teknik Ekibi teslimatı aşağıdaki adımlarla tamamladı:

STEP1: İçerik Tasarımı: 4 J29 alaşımındaki kobalt içeriğini % 0. 2'ye ayarlayın, genleşme katsayısını (6.7 ± 0.1) x 10/℃ 'ye doğru şekilde ayarlayın ve seramik substrat ile ısı eşleşmesini % 15 artırın.

STEP2: İşleme Süreci Optimizasyonu: Malzemenin sertliğini HV220-240 kontrol etmek için soğuk haddelenmiş orta tavlama (850 ℃ x 2h) birleşik işlemi kullanılır ve düzlük hatası hassas taşlama ile 0.015mm içinde kontrol edilir.

ADIM 3: Yüzey işleme: Kimyasal nikel kaplama (kalınlık 3-5 μm) ve hidrojen tavlama (400 ° C x 4h) ile işleme stresini ortadan kaldırır ve yüzey korozyon direncini arttırır (nötr tuz püskürtme testi ≥ 500 saat boyunca korozyon olmaz).

Bu ürün müşteri tarafından doğrulandı.-40 ° C ila 150 ° C arasında 1000 kez sıcak ve soğuk döngüden sonra, çerçeve ve seramik substrat arasındaki bağlanma mukavemeti azaltma oranı, geleneksel malzemelerden önemli ölçüde daha iyi olan ≤ % 5'tir (düşüş oranı ≥ % 15). 5.000 kg istikrarlı seri üretim.

SSS: Demir-nikel sabit genleşme alaşım uygulamalarında sık karşılaşılan sorunlar

Q1: uygun alaşım markası nasıl seçilir?
A: Kullanılan sıcaklık aralığına ve eşleşen malzemenin genleşme katsayısına göre belirlenmelidir. Örneğin, 4 J29,-60 ° C ila 100 ° C arasında seramik ile eşleşen sahneler için uygundur ve 4 J36, düşük sıcaklık ortamlarında (-253 ° C ila 100 ° C) cam veya metal sızdırmazlığı için daha uygundur.

Q2: işleme sırasında çatlamayı önlemek için nasıl?
C: Soğuk işleme deformasyon miktarını (tek kanal ≤ % 15) ve ara tavlama sıcaklığını (4 J29 850-900 ° C önerilir) kesinlikle kontrol etmek ve aynı zamanda iç kusurları ultrasonik muayene ile kontrol etmek gerekir.

Q3: alaşımın uzun vadeli stabilitesi nasıl garanti edilir?
C: Qingchuan yeni malzeme, iz elementlerin (% 0.01 zirkonyum gibi) tanıtılmasıyla taneleri rafine eder ve 10 yıllık kullanım süresi boyunca alaşımın boyutsal değişim oranını ≤ % 0.05 yapmak için ısıl işlem işlemini optimize eder.

Sonuç: teknoloji tarafından yönlendirilen hassas alaşımların yerelleştirilmesi

Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd., araştırma ve geliştirmeye sürekli yatırım yaptı (yıllık ortalama araştırma ve geliştirme yatırımı % 8'in üzerindedir), demir-nikel sabit genleşme alaşımları ve yüksek saflıkta metaller gibi 5 ana ürün kategorisini kapsayan bir teknik sistem kurdu ve toplam 12 buluş patenti aldı. 3 endüstri standardının formülasyonuna katılın. Zhengzhou Yüksek Teknoloji Bölgesi'ndeki modern fabrikası, yıllık 2.000 ton üretim kapasitesine sahip, vakumlu eritme fırınları, soğuk haddeleme üniteleri ve hassas test ekipmanları gibi 60'tan fazla set ile donatılmıştır ve müşterilere malzeme tasarımından bitmiş ürün işlemeye kadar tek elden çözüm sağlayabilir. Üst düzey imalat endüstrisi "sıkışmış boyun" teknik darboğazını kırar.