I. Bối cảnh kỹ thuật và vị thế trong ngành

Hợp kim niêm phong giãn nở cố định sắt-niken là một loại vật liệu kim loại đặc biệt đạt được các hệ số giãn nở cụ thể bằng cách điều chỉnh chính xác hàm lượng niken. Nó được sử dụng rộng rãi trong bao bì điện tử, hàng không vũ trụ, năng lượng và điện. Giá trị cốt lõi của nó nằm ở việc phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của các vật liệu làm kín như thủy tinh và gốm sứ để đảm bảo độ kín và độ tin cậy của thiết bị trong điều kiện làm việc khắc nghiệt. Là một doanh nghiệp chuyên nghiệp trong lĩnh vực hợp kim đặc biệt trong nước, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) dựa vào lợi thế vị trí của Khu phát triển công nghiệp công nghệ cao Trịnh Châu để xây dựng một hệ thống công nghệ toàn bộ chuỗi công nghiệp từ nấu chảy kim loại có độ tinh khiết cao đến gia công chính xác. Lĩnh vực hợp kim mở rộng đã hình thành một lợi thế kỹ thuật độc đáo.

2. Bố trí công nghệ cốt lõi và sức mạnh R & D

1. Công nghệ tối ưu hóa thành phần vật liệu
Thông qua quy trình kết hợp kép nấu chảy lại xỉ cảm ứng chân không (VIM) (ESR), Qingchuan kiểm soát hàm lượng khí trong hợp kim dưới 0,001% và kích thước tạp chất là ≤ 5μm để đảm bảo độ tinh khiết của vật liệu đạt tiêu chuẩn quốc tế. Lấy hợp kim 4J50 làm ví dụ, hàm lượng niken của nó được kiểm soát chính xác trong khoảng 49,5%-50,5% và hệ số giãn nở (20-300 ℃) là (4,7 ± 0,3) × 10 ⁻ ⁶/℃ và độ phù hợp với kính mềm tốt hơn 98%.

2. Quy trình đúc chính xác
Để đáp ứng nhu cầu về các bộ phận kết cấu phức tạp trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, Qingchuan đã phát triển công nghệ đúc đơn tinh thể và đông đặc định hướng, có thể sản xuất các cánh tuabin đúc với các kênh làm mát nhiều tầng. Thông qua xử lý đẳng tĩnh nhiệt (HIP), các khuyết tật của kính hiển vi được loại bỏ, độ bền lâu dài của hợp kim K418 ở 980 ° C tăng 20% và hiệu suất chống rão tăng 15%.

3. Đổi mới hệ thống xử lý nhiệt
Sử dụng quy trình lão hóa hai giai đoạn hòa tan được phân loại để kiểm soát chính xác sự phân bố kích thước của pha cường hóa gamma '(Al,Ti)). Dữ liệu thực nghiệm cho thấy sau khi xử lý nhiệt tối ưu của hợp kim 4J54, sau 1000 giờ lão hóa ở 600 ° C, độ bền kéo ở nhiệt độ phòng vẫn ≥ 650MPa và độ giãn dài ≥ 12%.

3. Phân tích các trường hợp ứng dụng tiêu biểu

1. Nội địa hóa cánh tuabin động cơ hàng không
Trong một dự án động cơ hàng không nhất định, cánh hợp kim K418 do Qingchuan cung cấp đã thay thế thành công vật liệu nhập khẩu. Bằng cách tối ưu hóa các thông số quá trình đông đặc định hướng (tốc độ kéo 3 mm/phút, gradient nhiệt độ 100 ℃/cm), tỷ lệ vượt qua sơ cấp của lưỡi dao tăng từ 65% lên 92% và chi phí của một mảnh giảm 38%. Được xác minh bằng thử nghiệm bệ mặt đất, trong điều kiện ứng suất 950 ° C và 320MPa, thời gian hoạt động tích lũy của lưỡi dao vượt quá 5000 giờ mà không có vết nứt.

2. Phát triển các bộ phận cấu trúc con dấu thủy tinh đóng gói điện tử
Để đáp ứng nhu cầu đóng gói chip trạm gốc truyền thông 5G, vật liệu vỏ ống hợp kim UNS K94100 do Qingchuan phát triển có hệ số giãn nở (0-100 ℃) là (5,2 ± 0,2) × 10 ⁻/℃ và sai số khớp với thủy tinh borosilicat là ≤ 0,5 × 10 ⁻ ⁶/℃. Sau khi thử nghiệm phun muối (96 giờ) và thử nghiệm chu trình nhiệt (-55 ℃ ~ 125 ℃,1000 lần), tỷ lệ vượt qua kiểm tra độ kín vẫn là 100%.

3. Sản xuất hàng loạt cánh quạt tăng áp ô tô
Cánh quạt hợp kim 4J50 được phát triển cho một thương hiệu ô tô quốc tế thực hiện kiểm soát dung sai độ dày thành ± 0,05mm thông qua công nghệ gia công CNC đúc chính xác. Trong thử nghiệm độ bền của bệ, cánh quạt hoạt động liên tục trong 2000 giờ ở nhiệt độ khí thải 1050 ℃, với biến hình ≤ 0,1mm, đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn ACEA Châu Âu. Hiện tại, sản phẩm đã hình thành khả năng cung cấp ổn định với sản lượng hàng năm 500.000 chiếc.

4. Thông số kỹ thuật và hệ thống kiểm soát chất lượng

Hệ thống kiểm soát chất lượng toàn bộ quy trình do Qingchuan thiết lập bao gồm:
-Thành phần hóa học: sử dụng máy phân tích ICP-AES, độ chính xác phát hiện lên đến 0,0001%
-Tính chất cơ học: Máy kiểm tra vạn năng (phạm vi tải 0-1000kN)
-Mô kim loại: Kính hiển vi OLYMPUS GX51 (độ phóng đại 50-1000 lần)
-Phát hiện không phá hủy: hệ thống hình ảnh thời gian thực tia X (độ phân giải ≤ 2μm)
Thông số kỹ thuật của sản phẩm chính:
| Cấp | Hệ số giãn nở (20-300 ℃) | Độ bền kéo (MPa) | Độ giãn dài (%) | Lĩnh vực ứng dụng |
|--------|----------------------|----------------|------------|------------------|
| 4J50 | (4,7 ± 0,3) × 10 ⁻ ⁶/℃ | ≥ 620 | ≥ 18 | Gói điện tử, con dấu thủy tinh |
| K418 | - | ≥ 980 | ≥ 8 | Cánh tuabin hàng không |
| UNS K94100 | (5.2 ± 0,2) × 10 chiều/℃ | ≥ 750 | ≥ 15 | Cảm biến nhiệt độ cao |

5. Giá trị ngành và triển vọng phát triển

Thông qua mô hình hợp tác đổi mới "giải pháp quy trình vật liệu", Qingchuan New Materials đã thành công phá vỡ thế độc quyền công nghệ nước ngoài và đạt được khả năng kiểm soát độc lập các vật liệu chính trong các lĩnh vực thiết bị cao cấp như động cơ hàng không và tuabin khí. Dòng sản phẩm hợp kim giãn nở cố định sắt-niken do hãng phát triển không chỉ đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước mà còn được xuất khẩu sang Châu Âu, Đông Nam Á và các khu vực khác, đã hình thành tổng cộng 32 công nghệ được cấp bằng sáng chế và tham gia xây dựng 4 tiêu chuẩn ngành. Với sự tiến bộ của chiến lược "carbon kép", bố trí kỹ thuật của công ty trong lĩnh vực thiết bị năng lượng hydro và điện hạt nhân sẽ tiếp tục được đào sâu để hỗ trợ mạnh mẽ hơn cho việc nội địa hóa các vật liệu hợp kim đặc biệt.