I. Bối cảnh kỹ thuật và những điểm nghẽn của ngành

Hợp kim niêm phong giãn nở không đổi sắt-niken là một hợp kim đặc biệt đạt được hệ số giãn nở nhiệt cụ thể bằng cách kiểm soát chính xác tỷ lệ sắt-niken. Nó được sử dụng rộng rãi trong các tình huống yêu cầu niêm phong với thủy tinh, gốm sứ và các vật liệu khác, chẳng hạn như thiết bị chân không điện tử, bao bì cảm biến và thiết bị hàng không vũ trụ. Do dao động thành phần hoặc khiếm khuyết trong quá trình, các hợp kim truyền thống thường gặp phải các vấn đề như nứt ứng suất bề mặt làm kín và không đủ độ kín khí, dẫn đến giảm tuổi thọ sản phẩm hoặc hỏng hiệu suất. Dựa trên hệ thống tối ưu hóa hợp tác "thành phần-quy trình-hiệu suất" tự phát triển, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) đã phát triển thành công hệ số giãn nở thấp (± 1 × 10 ⁻/℃) và độ bền năng suất cao (≥ 450MPa) Hợp kim mở rộng cố định sắt-niken, nó lấp đầy khoảng trống kỹ thuật của vật liệu hàn cao cấp trong nước.

2. Phân tích kỹ thuật: thiết kế thành phần và kiểm soát quy trình

1. Nguyên tắc thiết kế thành phần
Vật liệu mới của Qingchuan đã xác định rằng hàm lượng niken trong hợp kim sắt-niken là 36% thông qua các tính toán lý thuyết và xác minh thực nghiệm ~ Ở mức 42%, nó có thể đạt được sự kết hợp và niêm phong phù hợp với thủy tinh borosilicate (hệ số giãn nở 3,3 × 10 ⁻ ⁶/℃). Thêm một lượng nhỏ coban (≤ 2%) có thể tinh chỉnh các hạt tinh thể và cải thiện độ dẻo dai của vật liệu; việc bổ sung molypden (≤ 1%) có thể tăng cường độ ổn định nhiệt độ cao và giữ cho hợp kim có thể duy trì độ chính xác kích thước trong môi trường 400 ℃.

2. Key quá trình thông số
(1) Luyện: sử dụng lò cảm ứng chân không để nấu chảy để đảm bảo tính đồng nhất của các thành phần (± 0,05%);
(2) Xử lý nhiệt: 1150 ℃ xử lý dung dịch rắn 750 ℃ xử lý lão hóa, loại bỏ ứng suất bên trong, tối ưu hóa cấu trúc hạt;
(3) Gia công nguội: biến dạng của nhiều lần cán nguội được kiểm soát ở mức 15% ~ 20%, tránh tăng độ giòn do gia công cứng.

3. Thông số hiệu năng
Sau khi kiểm tra của bên thứ ba, hợp kim sắt-niken FN-36 (hàm lượng niken 36%) do Vật liệu mới Qingchuan sản xuất là 20 ~ Hệ số giãn nở trung bình trong phạm vi 300 ° C là 4,7 × 10 T/℃, cường độ chảy đạt 480MPa và độ giãn dài ≥ 25%, hoàn toàn phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn IEC 60317.

3. Trường hợp hoạt động thực tế: ứng dụng đóng gói cảm biến hàng không vũ trụ

1. Bối cảnh dự án
Một công ty hàng không vũ trụ cần phát triển cảm biến áp suất có độ tin cậy cao cho hệ thống kiểm soát thái độ vệ tinh và yêu cầu vật liệu niêm phong ở-50 ℃ ~ Trong môi trường 120 ° C, nó phù hợp với hệ số giãn nở của chất nền gốm và độ kín khí ≤ 1 × 10 sân ga ² Pa · m³/s.

2. Giải pháp kỹ thuật
Vật liệu mới của Qingchuan cung cấp các tấm mỏng hợp kim FN-38 (hàm lượng niken 38%) (độ dày 0,2mm), được hàn với chất nền gốm thông qua quá trình hàn laser. Các thông số hàn là: tần số xung 20Hz, công suất cực đại 800W, thời gian hàn 5S, đảm bảo độ sâu nóng chảy 0,1mm và không có vết nứt.

3. Xác minh hiệu quả

Sau 1000 lần kiểm tra chu trình nhiệt (-50 ℃ ~ 120 ℃), giao diện làm kín cảm biến không bị bong tróc hoặc rò rỉ; sau khi kiểm tra độ rung (gia tốc 20g, 1000Hz), độ kín khí vẫn tốt hơn hai bậc tiêu chuẩn. Hiện sản phẩm đã giao tổng cộng 5.000 bộ, tỷ lệ hỏng hóc là 0.

4. Lợi thế công nghệ và tính phù hợp với ngành

Hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken của vật liệu mới của Qingchuan đã đạt được ba lợi thế cốt lõi thông qua việc kiểm soát toàn bộ quá trình thử nghiệm thành phần:
(1) Kiểm soát hệ số giãn nở có độ chính xác cao, thích ứng với thủy tinh, gốm sứ, chất bán dẫn và các vật liệu khác;
(2) Tính chất cơ học tuyệt vời, đáp ứng các yêu cầu gia công của các bộ phận cấu trúc phức tạp;
(3) Hệ thống kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt (bao gồm phân tích quang phổ, kiểm tra kim loại, kiểm tra hệ số giãn nở) để đảm bảo sự ổn định của lô.

Hiện tại, vật liệu này đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chân không điện tử, cảm biến hàng không vũ trụ, đóng gói thiết bị y tế và các lĩnh vực khác, phục vụ hơn 200 khách hàng, bao phủ 80% thị trường hàn cao cấp trong nước.

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

Q1: Làm thế nào để điều chỉnh hệ số giãn nở của hợp kim sắt-niken?
A: Bằng cách điều chỉnh hàm lượng niken (36% ~ 42%) Hệ số giãn nở có thể đạt được ở mức 4,5 × 10 chiều/℃ ~ Điều chỉnh trong phạm vi 5,2 × 10/℃, thêm coban, molypden và các nguyên tố khác có thể tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất.

Q2: Nguyên nhân của vết nứt sau khi hàn hợp kim là gì?
A: Nguyên nhân phổ biến bao gồm độ lệch thành phần, xử lý nhiệt không đúng cách hoặc các thông số hàn không hợp lý. Vật liệu mới của Qingchuan có thể giảm đáng kể nguy cơ nứt bằng cách kiểm soát chặt chẽ các thành phần nấu chảy (± 0,05%) và tối ưu hóa quy trình hàn (chẳng hạn như hàn laser thay thế hàn truyền thống).

Q3: Làm thế nào để xác minh độ kín khí của vật liệu niêm phong?
A: Sử dụng máy dò rò rỉ khối phổ heli, khi áp suất phát hiện là 1 × 10 và Pa, tỷ lệ rò rỉ là ≤ 1 × 10. ² Pa · m³/s là đủ tiêu chuẩn. Mỗi lô của Qingchuan New Materials đã vượt qua bài kiểm tra này.