1. Bối cảnh kỹ thuật và định vị ngành

Là vật liệu cốt lõi trong lĩnh vực bao bì điện tử chính xác và hàng không vũ trụ, hợp kim niêm phong giãn nở không đổi sắt-niken ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị. Dựa vào lợi thế vị trí của Khu phát triển công nghiệp công nghệ cao Trịnh Châu, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) tập trung vào nghiên cứu phát triển và sản xuất kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt. Dòng sản phẩm hợp kim giãn nở cố định sắt-niken bao gồm 4J29, 4J42, 4J50 và các thương hiệu khác. Thông qua quá trình nấu chảy cảm ứng chân không (VIM) và nấu chảy lại xỉ điện (ESR) quy trình kép, để đạt được mức độ hàng đầu trong ngành về tính đồng nhất của các thành phần hợp kim ≤ 0,02% và hàm lượng khí ≤ 10ppm.

II. Bố trí công nghệ cốt lõi và đổi mới quy trình công nghệ

1. Hệ thống tối ưu hóa thành phần và xử lý nhiệt

Để đối phó với sự suy giảm độ bền uốn của hợp kim 4J50 trong môi trường nhiệt độ cao, nhóm R & D của Qingchuan đã điều chỉnh hàm lượng niken xuống 51,5%-52,5% và giới thiệu 0,2%-0,5% molypden để tạo thành pha cường hóa Ni3(Al,Ti). Dữ liệu thực nghiệm cho thấy sau 1 giờ ủ hydro ở 900 ° C ± 20 ° C, độ hạt của hợp kim đạt trên cấp 7 và độ bền kéo ở nhiệt độ phòng được tăng lên 550MPa. Mức độ bền 420MPa vẫn được duy trì ở nhiệt độ cao 400 ° C, tăng 15% so với quy trình truyền thống.

2. Quá trình đúc và niêm phong chính xác

Trong lĩnh vực đóng gói bán dẫn, Qingchuan áp dụng công nghệ đúc chính xác đầu tư để đạt được sự kết hợp đồng nung của hợp kim 4J42 và gốm alumin. Bằng cách kiểm soát tốc độ làm mát ≤ 50 ℃/phút, chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt giữa hợp kim và gốm là ≤ 0,5 × 10 ⁻ ⁶/℃, và tỷ lệ rò rỉ sau khi niêm phong thấp hơn 1 × 10 đại học, Pa · m³/s, đáp ứng cấp độ hàng không vũ trụ Yêu cầu niêm phong. Trong một trường hợp điển hình, một mô-đun giao tiếp trong không gian sử dụng vỏ hợp kim Qingchuan 4J42. Sau 1000 chu kỳ nhiệt độ từ-60 ° C đến 450 ° C, tỷ lệ duy trì tính toàn vẹn cấu trúc đạt 99,2%.

3. Xử lý bề mặt và cải thiện khả năng chống ăn mòn

Để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng môi trường biển, Qingchuan đã phát triển quy trình phủ hỗn hợp ba lớp: lớp dưới cùng sử dụng niken mạ điện (độ dày 5μm) để cải thiện lực liên kết, lớp giữa là palađi mạ hóa học (độ dày 2μm) để ngăn chặn sự xâm nhập của các ion clorua và lớp bề mặt được phun polytetrafluoroethylene (độ dày 20μm). Thử nghiệm phun muối cho thấy sau 500 giờ thử nghiệm, không có điểm ăn mòn trên bề mặt hợp kim, và độ cứng Vickers (HV) chỉ giảm 8%, tốt hơn nhiều so với mức giảm 30% của tiêu chuẩn công nghiệp.

3. Các trường hợp ứng dụng điển hình và xác minh hiệu suất

1. Hàng không vũ trụ cảm biến gói

Một loại hệ thống dẫn đường quán tính tên lửa nhất định sử dụng vỏ cảm biến hợp kim Qingchuan 4J52 và hệ số giãn nở đường trung bình của nó nằm trong phạm vi 20-400 ℃ (9, 8-11, 0)× 10 quyển/℃ và sai số phù hợp DM-308 kính mềm nhóm molypden là ≤ 0,3 × 10 ⁻ ⁶ ⁶/℃. Sau khi kiểm tra rung động mặt đất (tần số 10-2000Hz, gia tốc 20g) và kiểm tra chân không nhiệt (10 tuần hoàn dưới áp suất nopi Pa-55 ℃ đến 125 ℃), độ ổn định truyền tín hiệu của thiết bị tốt hơn 12% so với yêu cầu thiết kế.

2. Laser cửa sổ niêm phong

Trong một dự án laser công suất cao, giao diện niêm phong của bệ cửa sổ hợp kim Qingchuan 4J50 và thủy tinh thạch anh áp dụng quá trình hàn hoạt tính, và vật liệu hàn là hợp kim Ag-Cu-Ti (hàm lượng Ti 0,15%). Sau khi kiểm tra kim loại, độ dày của lớp phản ứng giao diện được kiểm soát ở mức 3-5μm và độ bền cắt đạt 85MPa, tăng 40% so với quy trình hàn truyền thống. Sau khi tia laser hoạt động liên tục trong 5000 giờ, độ biến dạng của bệ cửa sổ ≤ 0,02mm, đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác căn chỉnh của hệ thống quang học.

Thứ tư, các thông số kỹ thuật và hệ thống tiêu chuẩn

Vật liệu mới của Qingchuan Các sản phẩm hợp kim mở rộng không đổi sắt-niken thực hiện nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật YB/T 5235-1993, các thông số chính như sau:

• Mật độ: 8.12-8.25g/c³
• Điện trở suất: 0.43-0.61μΩ · m
• Độ dẫn nhiệt: 14.6-16.7W/(m · ℃)
• Điểm Curie: 480-520 ℃
• Hạt: ≥ 7 lớp (ASTM E112 tiêu chuẩn)

Công ty đã đạt chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng ISO9001:2015, được trang bị máy quang phổ đọc trực tiếp, đầu dò điện tử và các thiết bị phân tích khác để thực hiện truy xuất nguồn gốc chất lượng của toàn bộ quy trình từ nấu chảy đến thành phẩm và tỷ lệ chất lượng lô sản phẩm duy trì hơn 99,6% trong ba năm liên tiếp.

5. Triển vọng công nghệ trong tương lai

Với sự phát triển nhanh chóng của truyền thông 5G, điện toán lượng tử và các lĩnh vực khác, hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken đang phát triển theo hướng có độ chính xác cao hơn và cấu trúc phức tạp hơn. Qingchuan New Materials có kế hoạch đầu tư 20 triệu nhân dân tệ vào quỹ nghiên cứu và phát triển, tập trung vào những đột phá trong các công nghệ sau:

• Phát triển hợp kim dòng 4JXX với phân bố gradient hàm lượng niken để đạt được sự điều chỉnh tuyến tính của hệ số giãn nở nhiệt trong phạm vi 10-400 ℃;
• Nghiên cứu quy trình in 3D nóng chảy vùng chọn laser (SLM) và sản xuất các bộ phận cấu trúc có hình dạng đặc biệt như cánh tuabin rỗng với các kênh làm mát;
• Hợp tác với Viện Kỹ thuật Quy trình thuộc Viện Khoa học Trung Quốc để khám phá công nghệ tăng cường tinh thể nano và tăng cường độ nhiệt độ cao của hợp kim lên mức 1000MPa.