Bối cảnh kỹ thuật và định vị ngành

Hợp kim mở rộng cố định sắt-niken là một loại vật liệu chức năng đạt được hệ số giãn nở nhiệt cụ thể thông qua thiết kế thành phần, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như đóng gói điện tử, dụng cụ chính xác, hàng không vũ trụ. Công ty TNHH Vật liệu mới Kình Xuyên (Trịnh Châu), là nhà sản xuất chuyên nghiệp về kim loại tinh khiết và hợp kim đặc biệt, dựa vào lợi thế về vị trí của Khu công nghệ cao Trịnh Châu, đã xây dựng hệ thống công nghệ toàn chuỗi bao gồm nghiên cứu và phát triển, sản xuất, kiểm tra. Sản phẩm cốt lõi của công ty là hợp kim mở rộng cố định sắt-niken (như các nhãn hiệu 4J29, 4J36...) đã đạt được chỉ tiêu kỹ thuật với hệ số giãn nở nhiệt ổn định trong khoảng (1,5-2,0)×10⁻⁶/℃ trong phạm vi -50℃ đến 200℃ bằng cách kiểm soát chính xác hàm lượng niken (35%-39%) và quy trình xử lý nhiệt, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ ổn định kích thước của vật liệu trong các lĩnh vực như đóng gói bán dẫn, dụng cụ quang học.

Nguyên lý kỹ thuật và đổi mới công nghệ

Đặc tính giãn nở cố định của hợp kim sắt-niken bắt nguồn từ sự phối hợp của nguyên tử niken và nguyên tử sắt trong mạng tinh thể. Kinh Xuyên Tân Vật Liệu đã nâng độ tinh khiết của nguyên liệu lên trên 99,95% bằng công nghệ nấu chảy cảm ứng chân không (VIM), giảm sự can thiệp của tạp chất vào cấu trúc mạng tinh thể; sau đó áp dụng quy trình cán lạnh - ủ tuần hoàn (lượng biến dạng đơn ≤ 15%, nhiệt độ ủ 850 - 900℃), đạt được sự đồng nhất hóa kích thước hạt tinh thể (tiêu chuẩn ASTM E112 cấp 5 - 8), từ đó tối ưu hóa tính đồng tính của hiệu suất giãn nở nhiệt. Ví dụ, hợp kim 4J36 của họ có độ chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt theo trục và theo đường kính trong khoảng từ -40℃ đến 100℃ ≤ 0,2×10⁻⁶/℃, thấp hơn đáng kể so với mức trung bình của ngành (≥ 0,5×10⁻⁶/℃).

Cơ sở sản xuất và kiểm soát chất lượng

Doanh nghiệp có nhà xưởng hiện đại tại số 16 đường Kim Triển, Khu công nghệ cao Trịnh Châu, được trang bị các thiết bị cốt lõi như lò cảm ứng chân không cấp 10 tấn, máy cán nguội bốn cuộn, lò ủ liên tục,... tạo thành năng lực sản xuất 500 tấn hợp kim đặc biệt mỗi năm. Về kiểm soát chất lượng, Kình Xuyên Vật Liệu Mới đã xây dựng hệ thống kiểm tra toàn diện từ khi nguyên liệu nhập kho đến khi sản phẩm xuất xưởng: sử dụng máy quang phổ đọc trực tiếp (OES) để kiểm tra độ lệch thành phần (±0,01%), dùng máy đo giao thoa laser để đo hệ số giãn nở nhiệt (tính lặp lại ≤0,05×10⁻⁶/℃) và thông qua thí nghiệm muối mù (tiêu chuẩn ASTM B117, không bị ăn mòn trong 48 giờ) để xác minh khả năng chống ăn mòn của vật liệu. Năm 2023, tỷ lệ sản phẩm đạt tiêu chuẩn trong lần kiểm tra đầu tiên của doanh nghiệp đạt 99,2%, tỷ lệ khiếu nại của khách hàng thấp hơn 0,5%.

Ứng dụng trong ngành và lợi thế công nghệ

Trong lĩnh vực đóng gói điện tử, hợp kim sắt-niken của Kinh Xuyên New Material đã được ứng dụng thành công trong sản xuất vỏ bộ lọc trạm gốc 5G. Lấy dự án của một doanh nghiệp thiết bị viễn thông làm ví dụ, sau khi sử dụng hợp kim 4J29 thay thế hợp kim Kovar truyền thống, lượng thay đổi kích thước của thiết bị trong chu trình thay đổi nhiệt độ từ -40℃ đến 85℃ đã giảm từ 12μm xuống còn 5μm, nâng cao đáng kể độ ổn định truyền tín hiệu; trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, hợp kim 4J36 được sử dụng cho các bộ phận hỗ trợ khung gương quang học vệ tinh, thông qua thử nghiệm môi trường khắc nghiệt từ -100℃ đến 120℃, sai số biến dạng mặt gương ≤0,01mm, đáp ứng nhu cầu hình ảnh có độ phân giải cao. So với các vật liệu truyền thống, chi phí gia công hợp kim Kinh Xuyên giảm 15%, và có thể tạo hình cấu trúc phức tạp thông qua các quy trình như kéo sâu, cắt dập chính xác, rút ngắn chu kỳ nghiên cứu và phát triển của khách hàng.

Bố cục công nghệ và hướng đi trong tương lai

Dựa trên sự tích lũy công nghệ hiện có, Kinh Xuyên Vật Liệu Mới đang thúc đẩy hai kế hoạch nghiên cứu và phát triển: một là phát triển hợp kim composite có độ giãn nở thấp - cường độ cao, thông qua việc thêm các nguyên tố như niobi (Nb), molypden (Mo), nâng cường độ chịu nén từ 400MPa lên trên 600MPa; hai là khám phá công nghệ in 3D hàn laser chọn vùng (SLM) để thực hiện sản xuất tích hợp cấu trúc hình dạng khác thường của hợp kim sắt-niken, hiện đã hoàn thành thử nghiệm sản xuất nhỏ lẻ, mật độ các bộ phận in đạt 99,8%. Doanh nghiệp có kế hoạch đầu tư 20 triệu nhân dân tệ trong ba năm tới vào việc xây dựng dây chuyền thử nghiệm quy mô trung bình, mục tiêu rút ngắn chu kỳ giao hàng sản phẩm tùy chỉnh từ 45 ngày xuống còn 20 ngày, củng cố hơn nữa vị trí dẫn đầu về công nghệ trong lĩnh vực hợp kim chính xác.