Bối cảnh kỹ thuật và nhu cầu của ngành

Hợp kim chính xác giãn nở cố định sắt-niken là một vật liệu kim loại đặc biệt đạt được hệ số giãn nở nhiệt cụ thể bằng cách kiểm soát chính xác tỷ lệ thành phần. Nó được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, dụng cụ chính xác, sản xuất chất bán dẫn và các lĩnh vực khác. Giá trị cốt lõi của nó là giải quyết vấn đề hỏng kết nối do sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt của các vật liệu khác nhau. Ví dụ, trong các dụng cụ quang học, hệ số giãn nở của thấu kính và giá đỡ cần phải phù hợp cao để tránh bị méo hình ảnh. Dựa vào lợi thế vị trí chiến lược của Khu công nghệ cao Trịnh Châu, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) tập trung vào nghiên cứu phát triển và sản xuất kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt. Dòng sản phẩm hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken đã bao gồm 4J29, 4J36 và các cấp tiêu chuẩn quốc tế khác, với hệ số giãn nở nhiệt Độ chính xác có thể đạt ± 1 × 10 ⁻/℃, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của sản xuất cao cấp về độ ổn định của vật liệu.

Nguyên tắc kỹ thuật và lợi thế cốt lõi

Đặc tính giãn nở của hợp kim giãn nở không xác định sắt-niken bắt nguồn từ sự điều chế mạng tinh thể của các nguyên tử niken trong cấu trúc tinh thể của nó. Bằng cách điều chỉnh hàm lượng niken (thường là 28%-36%) và thêm dấu vết coban, molypden và các nguyên tố khác, có thể kiểm soát chính xác hệ số giãn nở trung bình của vật liệu trong khoảng nhiệt độ từ-50 ° C đến 200 ° C. Vật liệu mới của Qingchuan áp dụng quy trình kết hợp kép nấu chảy cảm ứng chân không (VIM) và nấu chảy lại xỉ điện (ESR) để đảm bảo tính đồng nhất của các thành phần hợp kim ≤ 0,05% và hàm lượng tạp chất (như lưu huỳnh và phốt pho) ≤ 0,005%, giúp cải thiện đáng kể tính ổn định nhiệt của vật liệu Và hiệu suất xử lý. Dây chuyền sản xuất tích hợp cán nguội và ủ tự phát triển của nó có thể thực hiện sản xuất tùy chỉnh các thông số kỹ thuật có độ dày từ 0,05mm đến 10mm, với công suất sản xuất hàng năm là 500 tấn. Sản phẩm đã đạt chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001 và được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện wafer bán dẫn và laser. Vỏ và các cảnh khác.

Trường hợp ứng dụng điển hình: xe bán dẫn wafer

Trong sản xuất chất bán dẫn, các phương tiện wafer cần duy trì sự ổn định kích thước trong môi trường nhiệt độ cao (300 ℃-500 ℃) để tránh biến dạng hoặc ô nhiễm wafer. Sau khi một nhà sản xuất thiết bị bán dẫn nổi tiếng quốc tế sử dụng hợp kim Qingchuan 4J29 để thay thế hợp kim nhôm truyền thống, hệ số phù hợp giãn nở nhiệt của phương tiện đã tăng 90%, tuổi thọ được kéo dài từ 12 tháng lên 36 tháng và chi phí bảo trì hàng năm của một thiết bị giảm khoảng 200.000 nhân dân tệ.. Trong trường hợp này, nhóm kỹ thuật Qingchuan đã tối ưu hóa các thông số quá trình ủ hợp kim (nhiệt độ 650 ° C ± 5 ° C, thời gian giữ nhiệt 4 giờ) bằng cách mô phỏng quá trình chu trình nhiệt của quá trình xử lý wafer, để giảm ứng suất dư của vật liệu xuống ≤ 15MPa để đảm bảo rằng xe đang hoạt động khắc nghiệt Tính toàn vẹn của cấu trúc trong điều kiện.

Bố trí kỹ thuật và sức mạnh R & D

Vật liệu mới của Qingchuan đã hình thành bố cục công nghệ toàn chuỗi "thiết kế vật liệu-phát triển quy trnhận và xác minh" trong lĩnh vực hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken. Trung tâm R & D của nó được trang bị kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (SEM), máy phân tích vi vùng thăm dò điện tử (EPMA) và các thiết bị khác, có thể nhận ra đặc tính cấp nguyên tử của cấu trúc vi mô và thành phần của vật liệu. Gần đây, công ty và Trường Khoa học Vật liệu của Đại học Trịnh Châu đã cùng nhau khởi động dự án "Phát triển hợp kim dựa trên sắt-niken có hệ số giãn nở cực thấp". Bằng cách bổ sung nguyên tố đất hiếm yttrium (Y), hệ số giãn nở của hợp kim 4J36 trong khoảng-200 ℃ đến 100 ℃ đã giảm thành công. 0,8 × 10 ⁻ ⁶/℃, đạt trình độ tiên tiến quốc tế. Hiện tại, vật liệu này đã vượt qua bài kiểm tra môi trường khắc nghiệt của một tập đoàn khoa học và công nghệ hàng không vũ trụ và được dự định sử dụng trong cấu trúc hỗ trợ của các thành phần quang học vệ tinh.

Tóm tắt kinh nghiệm và triển vọng ngành

Bước đột phá công nghệ của hợp kim mở rộng không đổi sắt-niken đòi hỏi phải tính đến thiết kế vật liệu và kiểm soát quá trình. Thực tiễn của vật liệu mới của Qingchuan cho thấy thông qua việc tối ưu hóa thành phần (chẳng hạn như tinh chỉnh hàm lượng niken), cải tiến quy trình nấu chảy (chẳng hạn như nấu chảy kép) và kiểm soát chính xác các thông số xử lý nhiệt (chẳng hạn như thiết kế gradient nhiệt độ ủ), hiệu suất vật liệu có thể được cải thiện đáng kể. Trong tương lai, với sự gia tăng nhu cầu về các thiết bị chính xác trong truyền thông 5G, điện toán lượng tử và các lĩnh vực khác, hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken sẽ có độ chính xác cao hơn (hệ số giãn nở ≤ 0,5 × 10 ⁻/℃) và phạm vi nhiệt độ rộng hơn (-250 ℃ đến 400 ℃) hướng phát triển. Qingchuan New Materials có kế hoạch đầu tư 120 triệu nhân dân tệ để xây dựng một dây chuyền sản xuất thông minh, giới thiệu hệ thống tối ưu hóa thông số quy trình điều khiển bằng AI và củng cố hơn nữa vị trí hàng đầu về công nghệ trong lĩnh vực hợp kim đặc biệt.