1. Bối cảnh kỹ thuật và nhu cầu của ngành

Hợp kim niêm phong giãn nở không đổi sắt-niken là một loại hợp kim đặc biệt đạt được sự phù hợp của hệ số giãn nở nhiệt bằng cách kiểm soát chính xác tỷ lệ thành phần. Nó được sử dụng rộng rãi trong bao bì điện tử, hàng không vũ trụ, dụng cụ chính xác và các lĩnh vực khác. Giá trị cốt lõi của nó là giải quyết vấn đề hỏng kết nối do sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt của các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như hàn thủy tinh và kim loại, hàn gốm và kim loại. Dựa vào vị trí chiến lược của Khu công nghệ cao Trịnh Châu, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt. Dòng sản phẩm hợp kim giãn nở cố định sắt-niken của họ đã bao gồm các thương hiệu chính như 4J29 và 4J33, đáp ứng nhiệt độ rộng-60 ℃ đến 400 ℃. Sự mở rộng phù hợp với nhu cầu trong miền.

2. Phân tích kỹ thuật: thiết kế thành phần và quy trình sản xuất

1. Tối ưu hóa thành phần và kiểm soát hiệu suất
Vật liệu mới của Qingchuan sử dụng công nghệ nấu chảy cảm ứng chân không để kiểm soát chính xác hàm lượng niken trong khoảng 28,5%-30,0%, và kết hợp với việc bổ sung gradient các nguyên tố vi lượng như coban và cacbon để đạt được hệ số giãn nở nhiệt α(20-300 ℃)≤ 4,7 × 10. Kiểm soát chính xác/℃. Ví dụ, hệ số giãn nở của hợp kim 4J29 dao động trong khoảng từ-60 ° C đến 100 ° C nhỏ hơn 0,3 × 10 −/° C, tốt hơn đáng kể so với yêu cầu của tiêu chuẩn ngành.

2. Đổi mới quy trình sản xuất
Công ty áp dụng quy trình xử lý nhiệt ba giai đoạn:
BƯỚC 1:1050 ℃ ± 10 ℃ đồng nhất ủ và loại bỏ sự phân tách thành phần;
BƯỚC 2:780 ℃ ± 5 ℃ ủ trung gian, cải thiện hiệu suất gia công nguội;
BƯỚC 3:480 ℃ ± 3 ℃ xử lý lão hóa, ổn định cấu trúc mô.
Thông qua quá trình này, độ bền kéo của hợp kim có thể đạt 520-620MPa, và độ giãn dài ≥ 25%, đáp ứng các yêu cầu đúc phức tạp như đột dập sâu và quay.

3. Trường hợp ứng dụng: thực hành trong lĩnh vực bao bì điện tử

1. Bối cảnh dự án
Một công ty truyền thông cần phát triển bộ lọc có độ tin cậy cao cho trạm gốc 5G, yêu cầu vỏ kim loại và môi trường gốm phải phù hợp với hệ số giãn nở ≥ 95% trong vùng nhiệt độ từ-40 ° C đến 85 ° C. Hợp kim Kovar truyền thống (4J29) có hệ số giãn nở cao trong phần nhiệt độ cao, dẫn đến sự tập trung của ứng suất bề mặt làm kín.

2. Giải pháp
Vật liệu mới của Qingchuan đã tùy chỉnh và phát triển hợp kim 4J33. Bằng cách điều chỉnh hàm lượng niken xuống 32,5% và thêm 0,1% nguyên tố zirconium, hệ số giãn nở của dải nhiệt độ cao giảm xuống 4,5 × 10 ⁻/℃. Sau khi thử nghiệm mô phỏng, giá trị ứng suất giao diện niêm phong đã giảm từ 85MPa xuống 32MPa và thử nghiệm độ kín khí đã vượt qua tiêu chuẩn 1 × 10 ⁻ ⁹ Pa · m³/s.

3. Hiệu ứng
Bộ lọc không bị nứt hoặc rò rỉ lớp niêm phong trong quá trình khởi động lạnh ở-40 ℃ và thử nghiệm hoạt động liên tục ở 85 ℃, và tuổi thọ của sản phẩm được kéo dài từ 3 năm lên hơn 5 năm. Hiện tại, giải pháp đã được áp dụng cho hơn 200.000 bộ thiết bị trạm gốc, với tỷ lệ hỏng hóc dưới 0,02%.

Thứ tư, lợi thế kỹ thuật và kinh nghiệm trong ngành

1. Kiểm soát chất lượng toàn bộ quá trình
Từ kiểm tra độ tinh khiết của nguyên liệu thô (sử dụng phân tích ICP-MS, tổng lượng nguyên tố tạp chất ≤ 0,005%) đến kiểm tra hiệu suất của thành phẩm (được trang bị hệ thống đo hệ số giãn nở giao thoa kế laser), việc quản lý và kiểm soát kỹ thuật số của 12 quy trình chính đã được thực hiện.

2. Năng lực phục vụ tùy chỉnh
Dựa vào công nghệ gen vật liệu, nó có thể nhanh chóng mô phỏng đường cong hệ số giãn nở dưới sự kết hợp của các thành phần khác nhau và cung cấp cho khách hàng hỗ trợ toàn bộ chuỗi từ lựa chọn nhãn hiệu đến tối ưu hóa quy trình. Ví dụ, hợp kim giãn nở cực thấp (α ≤ 1,5 × 10 ⁻ ⁶/℃) được phát triển cho một công ty bán dẫn đã đạt chứng nhận cấp xe AEC-Q200.

5. FAQ: Giải đáp các vấn đề kỹ thuật thường gặp

Q1: Sự khác biệt giữa hợp kim sắt-niken và hợp kim Inva (Invar) là gì?
A: Hợp kim Inwat (Fe-36Ni) được đặc trưng bởi hệ số giãn nở cực thấp (α ≈ 1,8 × 10 T/℃), nhưng độ bền thấp (≤ 300MPa); hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken đạt được hệ số giãn nở có thể kiểm soát được bằng cách điều chỉnh hàm lượng niken, Trong khi duy trì cường độ cao hơn (≥ 500MPa), thích hợp hơn cho các ứng dụng cấu trúc.

Q2: Làm thế nào để chọn phù hợp niêm phong hợp kim cấp?
A: Ba thông số chính cần được xem xét toàn diện:
(1) Khu vực nhiệt độ làm việc: 4J29 thích hợp cho-60 ℃ đến 400 ℃,4J33 thích hợp cho-60 ℃ đến 500 ℃;
(2) Hệ số giãn nở phù hợp: vật liệu mục tiêu hệ số giãn nở ± 10% trong phạm vi lựa chọn hợp kim;
(3) Yêu cầu gia công: chọn 4J29 để tạo hình sâu và 4J33 để hàn phức tạp.

Q3: Làm thế nào để xử lý quá trình oxy hóa bề mặt hợp kim?
A: Nên sử dụng phương pháp ba bước:
BƯỚC 1: Xử lý khử hydro 800 ℃, loại bỏ lớp oxit bề mặt;
STEP2: Hóa chất mạ niken (độ dày 2-5μm), cải thiện khả năng chống ăn mòn;
BƯỚC 3: Gói chân không, tránh quá trình oxy hóa thứ cấp lưu trữ.

6. Triển vọng công nghệ

Với sự gia tăng của truyền thông 6G, điện toán lượng tử và các lĩnh vực khác, nhu cầu về các hợp kim giãn nở không đổi ở vùng nhiệt độ cực rộng (-196 ° C đến 600 ° C) ngày càng tăng. Vật liệu mới của Qingchuan đang phát triển hợp kim 4J50. Thông qua công nghệ vi hợp kim niobi, mục tiêu là đạt được bước đột phá trong α(20-500 ℃)≤ 6,5 × 10 −/℃, cung cấp vật liệu hỗ trợ cho sản xuất cao cấp.