1. Giới thiệu: Giá trị công nghiệp của hợp kim mở rộng không đổi sắt-niken

Là vật liệu cốt lõi trong các lĩnh vực bao bì điện tử chính xác, thiết bị quang học và hàng không vũ trụ, hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của thiết bị. Với sự phát triển sâu rộng trong lĩnh vực hợp kim đặc biệt, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Zhengzhou) đã hình thành toàn bộ năng lực chuỗi công nghiệp từ thiết kế vật liệu đến gia công chính xác. Bố cục kỹ thuật của nó bao gồm các liên kết chính như nấu chảy, đúc, xử lý nhiệt và xử lý bề mặt.

2. Phân tích sức mạnh kỹ thuật: kiểm soát toàn bộ quá trình từ nấu chảy đến gia công chính xác

1. Đảm bảo quy trình kép nấu chảy lại xỉ cảm ứng chân không (VIM) (ESR)

Qingchuan sử dụng quy trình VIM để kiểm soát hàm lượng khí (hàm lượng oxy ≤ 15ppm), kết hợp với quy trình ESR để loại bỏ thêm các tạp chất, để độ tinh khiết của hợp kim mẹ đáp ứng các yêu cầu cấp B của tiêu chuẩn ASTM E155. Lấy hợp kim UNS K94100 làm ví dụ, hàm lượng niken của nó được kiểm soát ở mức 49,5%-50,5% và tỷ lệ sắt-niken chính xác đến 1:1 để đảm bảo rằng mô đun đường cắt ổn định ở 160-180 GPa ở 20 ℃ và hệ số giãn nở (20-100 ℃) là (4,5 ± 0,2) × 10 ⁻ ⁶/℃.

2. Đột phá trong công nghệ đông đặc định hướng và đơn tinh thể

Để đáp ứng nhu cầu về cánh tuabin của động cơ hàng không, Qingchuan đã phát triển thiết bị đông đặc định hướng tốc độ cao với tốc độ làm mát lên đến 100 ° C/s, có thể triệt tiêu hiệu quả sự thô pha gamma. Công nghệ đúc đơn tinh thể của nó làm cho hợp kim K418 có tuổi thọ cao hơn 200 giờ ở 980 ° C/245MPa, và hiệu suất chống rão tăng gấp 3 lần so với các tinh thể trục bằng nhau, đánh giá trực tiếp tiêu chuẩn quốc tế Inconel 713C.

3. Tối ưu hóa hệ thống xử lý nhiệt

Thông qua quá trình kết hợp xử lý dung dịch rắn (1180 ° C/2h) và xử lý lão hóa (800 ° C/16h), kích thước pha gamma được kiểm soát trong phạm vi 50-100nm. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy sau quá trình xử lý nhiệt tối ưu của hợp kim K419 vẫn duy trì tỷ lệ kéo dài nhiệt độ phòng ≥ 12% sau khi lão hóa lâu dài (1000h) và tuổi thọ mỏi đạt 10 lần chu kỳ không có vết nứt.

3. Bố cục kỹ thuật: chế độ ba chiều của giải pháp quy trình vật liệu

1. Hệ thống vật liệu bao gồm các yêu cầu toàn cảnh

Ma trận sản phẩm của Qingchuan bao gồm các tinh thể trục bằng nhau (K418/K419), hợp kim đông đặc định hướng (DZ417G) và hợp kim đơn tinh thể (DD6), đáp ứng các yêu cầu về độ dốc nhiệt độ khác nhau từ tuabin khí trên mặt đất (650 ℃) đến động cơ hàng không (1000 ℃). Hợp kim coban K418 thấp do nó phát triển được tăng cường bởi hợp chất vonfram và molypden, trong khi duy trì độ bền 900 ° C, chi phí giảm 25%, trở thành thương hiệu thay thế chính trong nước.

2. Khả năng gia công chính xác hỗ trợ nhu cầu tùy biến

Công ty được trang bị trung tâm gia công liên kết năm trục và thiết bị hàn laser, có thể đạt được các yêu cầu gia công về độ chính xác bề mặt của lưỡi tuabin ± 0,05mm và độ nhám bề mặt Ra ≤ 0,8μm. Để đáp ứng nhu cầu đóng gói thiết bị quang học, dung sai độ dày của dải hợp kim FeNi50 được phát triển được kiểm soát ở mức ± 0,01mm và độ thẳng ≤ 1 mm/m, đã được áp dụng thành công trong sản xuất đế bộ lọc 5G.

3. công nghệ xử lý bề mặt kéo dài tuổi thọ

Thông qua công nghệ lắng đọng hơi vật lý (PVD), lớp phủ hai lớp Al O/YSZ được lắng đọng trên bề mặt của hợp kim K418 để tăng tuổi thọ chống oxy hóa của hợp kim ở 900 ° C từ 200 giờ lên 1000 giờ. Đối với các ứng dụng trong môi trường biển, lớp phủ nhôm gốc niken được phát triển làm cho khả năng chống ăn mòn phun muối của hợp kim đạt tiêu chuẩn ISO 9227 và không có rỉ sét đỏ trong 1000 giờ.

4. Kinh nghiệm ứng dụng: xác minh vòng kín từ phòng thí nghiệm đến công nghiệp hóa

1. Bản địa hóa thay thế cánh tuabin động cơ hàng không

Lưỡi tuabin đơn tinh thể K418 do Qingchuan cung cấp cho một công ty hàng không có tỷ lệ kiểm tra CT là 92%, cao hơn 8 điểm phần trăm so với nguyên liệu nhập khẩu. Trong một loại thử nghiệm tuabin khí mặt đất nhất định, các cánh quạt đã hoàn thành hoạt động liên tục trong 500 giờ ở 950 ℃/300MPa và tỷ lệ suy giảm hiệu suất là ≤ 5%, điều này đã xác minh tính ổn định của quá trình.

2. Cung cấp hàng loạt cơ sở bộ lọc 5G

Dải hợp kim FeNi50 do công ty phát triển đã đạt chứng nhận của Huawei, ZTE và các công ty khác, với nguồn cung hàng tháng là 10 tấn. Trong ứng dụng bộ lọc 2,6 GHz, độ chính xác phù hợp của hệ số giãn nở nhiệt của nó làm cho tần số thiết bị trôi ≤ 0,5 MHz, tăng độ tin cậy gấp 3 lần so với vật liệu truyền thống.

3. Sơ đồ giảm chi phí cánh quạt tăng áp ô tô

Để đáp ứng nhu cầu của một công ty ô tô nhất định, Qingchuan đã tối ưu hóa thành phần hợp kim K418 và quy trình đúc chính xác để giảm 15% trọng lượng của bánh công tác và 18% chi phí. Trong thử nghiệm bệ, bánh công tác không có vết nứt sau 1000 chu kỳ sốc nhiệt ở 1050 ℃, đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn khí thải Quốc gia VI.

5. Kết luận: Hệ sinh thái đổi mới vật liệu được thúc đẩy bởi công nghệ

Vật liệu mới của Qingchuan đã đạt được bước nhảy vọt từ nghiên cứu và phát triển trong phòng thí nghiệm đến sản xuất quy mô lớn bằng cách xây dựng một hệ thống công nghệ toàn chuỗi gồm "thiết kế bộ gen vật lần-nấu chảy thông minh-xử lý tạo hình gần như ròng". Nhóm kỹ thuật của nó và các phòng thí nghiệm chung được thành lập bởi Viện Kim loại thuộc Viện Khoa học Trung Quốc, Đại học Beihang và các tổ chức khác tiếp tục thúc đẩy tối ưu hóa thành phần hợp kim và lặp lại quy trình, đồng thời cung cấp các giải pháp vật liệu cạnh tranh hơn cho sản xuất thiết bị cao cấp.