1. Nền tảng kỹ thuật và tình trạng ngành

Hợp kim chính xác giãn nở cố định sắt-niken đạt được sự phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh, gốm sứ và các vật liệu khác bằng cách điều chỉnh chính xác hàm lượng niken. Đây là vật liệu cốt lõi trong hàng không vũ trụ, bao bì điện tử, thiết bị năng lượng và các lĩnh vực khác. Là một doanh nghiệp tiêu chuẩn trong lĩnh vực R & D và sản xuất hợp kim đặc biệt trong nước, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) đã xây dựng một hệ thống công nghệ quy trình đầy đủ từ thiết kế vật liệu, công nghệ nấu chảy đến gia công chính xác dựa trên các nhà máy tiêu chuẩn hiện đại và dây chuyền sản xuất tiên tiến tại Khu công nghệ cao Trịnh Châu. Đạt chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng ISO9001, và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất thiết bị cao cấp.

2. Bố cục công nghệ cốt lõi và đổi mới quy trình
1. Thiết kế tối ưu hóa thành phần vật liệu
Dựa trên biểu đồ pha nhị phân Fe-Ni, nhóm R & D của Qingchuan đã phát triển một loạt hợp kim như 4J42 và 4J50 bằng cách thêm các nguyên tố vi lượng như crom (Cr) và coban (Co). Ví dụ, hợp kim 4J42 (hàm lượng Ni là 41,5%-42,5%) trong phạm vi nhiệt độ từ-60 ℃ đến 400 ℃. Hệ số giãn nở bên trong ổn định ở (5.0-5.8)× 10 ⁻ ⁶/℃, có thể được liên kết liền mạch với thủy tinh borosilicat; Hợp kim 4J50 tăng hàm lượng niken lên 49,5%-50,5%, tăng nhiệt độ Curie lên trên 100 ℃, tăng cường đáng kể độ ổn định kích thước trong môi trường nhiệt độ cao.

2. Hệ thống kiểm soát quá trình nấu chảy
Sử dụng quy trình kết hợp kép nấu chảy cảm ứng chân không (VIM) và nấu chảy lại xỉ điện (ESR), hàm lượng oxy trong hợp kim được kiểm soát ở mức ≤ 15ppm và hàm lượng lưu huỳnh ≤ 0,01%, giảm hiệu quả các tạp chất phi kim loại. Lấy hợp kim tăng cường kết tủa gốc niken K418 làm ví dụ, độ đồng nhất kích thước của pha cường hóa gamma '(Al,Ti) (Al,Ti)) được tăng lên 30% thông qua quá trình VIM-ESR và độ bền kéo dài đạt 450MPa ở nhiệt độ cao 900 ℃ và hiệu suất chống rão tốt hơn Các sản phẩm tương tự quốc tế.

3. Xử lý nhiệt và công nghệ gia công chính xác
Phát triển hệ thống xử lý nhiệt ba tầng cho hợp kim 4J42: 900 ℃ ± 20 ℃ giữ nhiệt trong 1 giờ và làm nguội đến dưới 200 ℃ với tốc độ ≤ 5 ℃/phút, để độ hạt được kiểm soát ở mức ASTM 6-8, đảm bảo rằng vật liệu có cả độ bền cao (Độ bền kéo ≥ 600MPa) và khả năng xử lý tốt (tỷ lệ biến dạng lạnh ≤ 60%). Đối với các bộ phận chính xác có thành mỏng, công nghệ đẳng áp nhiệt (HIP) được sử dụng để loại bỏ độ lỏng vi mô và tăng mật độ lên hơn 99,95%.

3. Phân tích các trường hợp ứng dụng điển hình
1. Lĩnh vực hàng không vũ trụ: sản xuất cánh tuabin
Cánh tuabin hợp kim K418 do Qingchuan cung cấp cho một loại động cơ hàng không nhất định hiện thực hóa cấu trúc đơn tinh thể thông qua công nghệ đông đặc định hướng, giúp tăng nhiệt độ làm việc từ 850 ℃ lên 950 ℃ và tăng 8% hiệu suất nhiệt. Được xác minh bằng thử nghiệm nhiệt độ cao và độ bền trong 1000 giờ, tốc độ rão của lưỡi dao chỉ là 0,001%/h, thấp hơn 60% so với quy trình rèn truyền thống, kéo dài đáng kể chu kỳ bảo dưỡng động cơ.

2. Lĩnh vực đóng gói điện tử: vỏ rơ le kín thủy tinh
Vỏ rơ le niêm phong thủy tinh được làm bằng hợp kim 4J42, trong thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ từ-55 ° C đến 125 ° C, tỷ lệ rò rỉ của giao diện niêm phong kính D37 tiếp tục thấp hơn 1 × 10 − ² Pa · m³/s, đáp ứng GJB 548B Yêu cầu tiêu chuẩn kiểm tra môi trường linh kiện điện tử quân sự. Sản phẩm đã được áp dụng cho hệ thống định vị vệ tinh Beidou theo lô, và hơn 100.000 sản phẩm đã được giao mà không có hồ sơ hỏng hóc.

3. Lĩnh vực thiết bị năng lượng: Vòng làm kín tuabin khí Để đối phó với môi trường ăn mòn ở nhiệt độ cao của tuabin khí hạng nặng, Qingchuan đã phát triển vòng làm kín lớp phủ composite 4J50 Al O. Thông qua công nghệ phun plasma, một lớp phủ nhôm dày đặc 0,3mm được hình thành trên bề mặt của ma trận hợp kim, giúp kéo dài tuổi thọ chống ăn mòn của các bộ phận trong điều kiện làm việc 650 ° C và 10MPa từ 2000 giờ lên 8000 giờ, thay thế thành công các sản phẩm nhập khẩu và giảm chi phí mua hàng của người dùng 35%.

Thứ tư, các thông số kỹ thuật và so sánh hiệu suất

5. Triển vọng công nghệ và hướng phát triển
Qingchuan New Materials đang thúc đẩy ba nâng cấp công nghệ chính: 1) Phát triển một loại hợp kim giãn nở thấp mới 4J42-NiCo để giảm phạm vi dao động của hệ số giãn nở nhiệt xuống ± 0,2 × 10 ⁻/℃;2) Xây dựng xưởng nấu chảy kỹ thuật số và điều chỉnh theo thời gian thực thông qua thuật toán AI Trường nhiệt độ lò VIM làm tăng độ đồng đều của thành phần lên 50%;3) mở rộng ứng dụng của công nghệ in 3D trong sản xuất các bộ phận chính xác và nhận ra sự hình thành một lần của các bộ phận kết cấu phức tạp. Người ta ước tính rằng đến năm 2028, năng lực sản xuất hợp kim đặc biệt hàng năm của công ty sẽ vượt quá 2.000 tấn, hỗ trợ vật liệu mạnh mẽ hơn cho việc nội địa hóa các thiết bị cao cấp.