Giới thiệu: Giá trị kỹ thuật và nhu cầu công nghiệp của hợp kim mở rộng không đổi sắt-niken

Là vật liệu cốt lõi trong lĩnh vực điện tử chính xác, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác, hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken có chức năng phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh mềm, gốm sứ và các vật liệu khác bằng cách kiểm soát chính xác hàm lượng niken (thường là 40%-55%), do đó tránh Sự thất bại của ứng suất niêm phong do thay đổi nhiệt độ. Với sự tích lũy nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) đã hình thành toàn bộ năng lực kỹ thuật chuỗi từ thiết kế vật liệu, quy trình nấu chảy đến thử nghiệm ứng dụng trong lĩnh vực này, cung cấp cho ngành công nghiệp hiệu suất cao, Giải pháp độ tin cậy cao.

Bố cục kỹ thuật: Đổi mới có hệ thống từ thiết kế vật liệu đến tối ưu hóa quy trình

Bố cục kỹ thuật của Vật liệu mới của Qingchuan xoay quanh "quy định hiệu suất cấu trúc vi mô thành phần vật liệu", tạo thành ba lợi thế cốt lõi:

1. Thiết kế chính xác thành phần vật liệu

Công ty đã phát triển một loạt các hợp kim mở rộng sắt-niken bằng cách điều chỉnh tỷ lệ niken và sắt và thêm các nguyên tố hợp kim vi lượng (chẳng hạn như coban và molypden). Ví dụ, hệ số giãn nở bên trong của hợp kim 4J50 (hàm lượng niken 49,5%-50,5%) trong phạm vi 20-100 ℃ là 4, 9-3, 3 × 10 ⁻/℃, rất phù hợp với hệ số giãn nở của thủy tinh mềm borosilicat (chẳng hạn như Pyrex), có thể Giảm ứng suất giao diện niêm phong một cách hiệu quả. Ngoài ra, bằng cách thêm các nguyên tố silicon dưới 0,3%, các đặc tính chống oxy hóa của hợp kim được tối ưu hóa và kéo dài tuổi thọ ở nhiệt độ cao.

2. Tối ưu hóa quy trình nấu chảy và đúc

Để đảm bảo tính đồng nhất và độ tinh khiết của các thành phần hợp kim, Qingchuan sử dụng quy trình kết hợp kép "nấu chảy cảm ứng chân không (VIM) và nấu chảy lại xỉ điện (ESR)". Quá trình VIM hoàn thành quá trình nấu chảy sơ bộ trong môi trường chân không để tránh tạp chất khí; quá trình ESR làm nóng xỉ bằng dòng điện để loại bỏ thêm các nguyên tố có hại như lưu huỳnh và phốt pho, do đó hàm lượng oxy của hợp kim được kiểm soát dưới 0,001%. Trong quá trình đúc, công ty áp dụng công nghệ đông đặc định hướng để thu được cấu trúc tinh thể cột bằng cách kiểm soát tốc độ làm mát (thường là 1-10 ℃/s), giảm ranh giới tinh thể ngang và cải thiện hiệu suất chống rão của hợp kim. Ví dụ, hợp kim nhiệt độ cao đúc K418 (loại tăng cường kết tủa dựa trên niken) của nó đã tăng cường độ bền lên 20% ở 900 ° C thông qua quá trình đông đặc định hướng để đáp ứng nhu cầu khắt khe của các cánh tuabin động cơ hàng không.

3. Tinh chỉnh hệ thống xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt là một liên kết quan trọng trong việc điều chỉnh các cấu trúc vi mô của hợp kim. Qingchuan xây dựng các giải pháp xử lý nhiệt khác biệt cho các loại hợp kim khác nhau: Đối với hợp kim 4J50, quy trình xử lý hòa tan rắn "850 ℃ ± 20 ℃ giữ nhiệt trong 1 giờ và làm lạnh nhanh xuống dưới 400 ℃" được sử dụng để tạo ra pha gamma '(Al,Ti))) Kích thước đồng nhất, tăng mô đun cắt của hợp kim (giá trị ứng suất của biến dạng đơn vị ở một nhiệt độ cụ thể); đối với hợp kim K418, thông qua xử lý nhiệt hai giai đoạn "1120 ℃ dung dịch rắn 760 ℃ lão hóa", phần thể tích pha gamma đạt hơn 40%, tăng cường đáng kể Độ bền nhiệt độ cao.

Kinh nghiệm ứng dụng: chuyển đổi công nghệ từ phòng thí nghiệm sang công nghiệp hóa

Giá trị kỹ thuật của Vật liệu mới của Qingchuan đã được xác minh thông qua nhiều trường hợp trong ngành:

Trường hợp 1: Bản địa hóa thay thế cánh tuabin động cơ hàng không

Một loại cánh tuabin động cơ hàng không nhất định ban đầu sử dụng hợp kim Inconel 713C nhập khẩu, có các vấn đề như chi phí cao và chu kỳ cung cấp dài. Thông qua việc tối ưu hóa thành phần và cải tiến quy trình, Qingchuan đã phát triển hợp kim K418 với hiệu suất:

• Điều chỉnh thành phần: Giảm hàm lượng coban từ 8% xuống 0%, giảm 30% chi phí hợp kim bằng cách tăng hàm lượng nhôm và titan bù hiệu quả tăng cường;
• Tối ưu hóa quy trình công nghệ: Sử dụng quy trình nấu chảy lại tự tiêu hao chân không (VAR) để cải thiện độ tinh khiết của hợp kim, kết hợp với công nghệ đông đặc định hướng để giảm ranh giới hạt ngang và tăng tuổi thọ của lưỡi dao ở 900 ° C từ 500 giờ lên 800 giờ;
• Hiệu ứng ứng dụng: Lưỡi dao đã vượt qua đánh giá lắp đặt và đã giao hơn 5.000 chiếc, thực hiện thay thế nhập khẩu.

Trường hợp 2: Cải thiện độ tin cậy của cấu trúc niêm phong điện tử chính xác

Khi một nhà sản xuất thiết bị truyền thông sản xuất bộ lọc trạm gốc 5G, tỷ lệ năng suất sản phẩm dưới 70% do sự không phù hợp giữa vật liệu niêm phong và hệ số giãn nở của chất nền gốm. Qingchuan cung cấp giải pháp hợp kim 4J50:

• Vật liệu phù hợp: Bằng cách điều chỉnh hàm lượng niken đến 50,2%, độ lệch giữa hệ số giãn nở trung bình của hợp kim trong phạm vi-40 ° C đến 125 ° C và chất nền gốm (α = 5,2 × 10 −/℃) nhỏ hơn 0,1 × 10 −/℃, căng thẳng niêm phong Giảm 50%;
• Hỗ trợ thủ công

: Cung cấp các dịch vụ toàn bộ quy trình từ nấu chảy, rèn đến gia công để đảm bảo rằng không có khuyết tật vi mô bên trong vật liệu và năng suất sản phẩm được tăng lên hơn 95%.

Thông số kỹ thuật và so sánh hiệu suất

Các thông số cốt lõi của hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken mới của Qingchuan như sau:

Kết luận: Trao quyền cho ngành được thúc đẩy bởi công nghệ

Thông qua sự đổi mới hợp tác của thiết kế thành phần vật liệu, tối ưu hóa quy trình và thử nghiệm ứng dụng, Vật liệu mới của Qingchuan đã hình thành một lợi thế kỹ thuật độc đáo trong lĩnh vực hợp kim mở rộng không đổi sắt-niken. Mô hình "dịch vụ quy trình vật liệu" của nó không chỉ giải quyết sự phụ thuộc của thiết bị cao cấp vào vật liệu nhập khẩu mà còn thúc đẩy sự phát triển của ngành theo hướng hiệu suất cao hơn và độ tin cậy cao hơn thông qua việc lặp lại công nghệ liên tục. Trong tương lai, với sự cải thiện liên tục các yêu cầu về tính năng của vật liệu trong hàng không vũ trụ, điện tử chính xác và các lĩnh vực khác, thực tiễn kỹ thuật của Qingchuan sẽ cung cấp cho ngành nhiều giải pháp có thể nhân rộng hơn.