I. Bối cảnh kỹ thuật và nhu cầu của ngành

Hợp kim niêm phong giãn nở không đổi sắt-niken (chẳng hạn như 4J29, 4J42, v. v.) là một loại vật liệu chức năng đạt được hệ số giãn nở nhiệt cụ thể bằng cách kiểm soát chính xác tỷ lệ sắt-niken. Nó được sử dụng rộng rãi trong việc niêm phong các linh kiện điện tử và kết nối các bộ phận chính xác hàng không vũ trụ. Giá trị cốt lõi của nó là giải quyết vấn đề nứt ứng suất do sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt giữa các vật liệu khác nhau và đảm bảo độ tin cậy của thiết bị trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt. Lấy hợp kim 4J29 làm ví dụ, hệ số giãn nở của nó có thể ổn định ở (4,7 ± 0,1) × 10 ⁻ ⁶/℃ trong khoảng 20-400 ℃ và tỷ lệ phù hợp với kính cứng (chẳng hạn như kính Kovar) cao tới 98%, trở thành thiết bị điện tử chân không Vật liệu ưa thích để hàn kín.

II. Bố trí công nghệ và năng lực nghiên cứu phát triển của Qingchuan New Materials

Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Zhengzhou) tọa lạc tại Khu công nghệ cao Trịnh Châu, tập trung vào R & D và sản xuất kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt. Công ty được trang bị các thiết bị tiên tiến như lò nấu chảy cảm ứng chân không và lò nấu lại xỉ điện, có thể kiểm soát chính xác các thành phần của hợp kim sắt-niken (sai số ≤ 0,05%), đồng thời tinh chỉnh độ hạt lên ASTM 8 thông qua quá trình cán nguội, xử lý nhiệt và các quy trình khác. Trên đây, cải thiện đáng kể tính chất cơ học và độ ổn định niêm phong của vật liệu. Hệ số giãn nở của hợp kim 4J29 do nó phát triển dao động nhỏ hơn 0,2 × 10 ⁻/℃ trong khoảng-60 ° C đến 400 ° C, đạt trình độ tiên tiến quốc tế.

3. Phân tích các thông số cốt lõi và các kịch bản thích ứng

1. Kiểm soát thành phần: Hàm lượng sắt 53%-55%, hàm lượng niken 28%-30%, biên độ là coban, mangan và các nguyên tố vi lượng khác, giảm độ giòn của vật liệu thông qua việc tối ưu hóa tỷ lệ nguyên tố vi lượng (như hàm lượng coban ≤ 0,2%).
2. Quy trình xử lý nhiệt: Sử dụng ủ phân loại (850 ℃ × 2h → 750 ℃ × 4h → làm mát bằng không khí) để loại bỏ ứng suất xử lý và giảm độ cứng xuống HV160-180, thuận tiện cho việc xử lý niêm phong tiếp theo.
3. Xử lý bề mặt: Lớp oxit được loại bỏ bằng cách tẩy (HNO: Hđỗ O = 1:3), và độ nhám bề mặt Ra ≤ 0,8μm để cải thiện độ thấm với thủy tinh.
Các kịch bản thích ứng bao gồm: niêm phong ống chân không, niêm phong gốm kim loại bằng laser, kết nối vỏ cảm biến hàng không vũ trụ, v. v., đặc biệt trong các thiết bị tần số cao có thể giảm tổn thất tín hiệu hơn 30%.

4. Trường hợp doanh nghiệp: ứng dụng của dự án cảm biến hàng không vũ trụ

Trong một loại dự án cảm biến hàng không vũ trụ nhất định, hợp kim 4J29 do Vật liệu mới Qingchuan cung cấp giải quyết vấn đề rò rỉ không khí do hệ số giãn nở nhiệt không phù hợp trong việc hàn thép không gỉ truyền thống. Bằng cách tối ưu hóa thành phần hợp kim (tăng 0,1% mangan để cải thiện khả năng chống oxy hóa) và quá trình xử lý nhiệt (kéo dài thời gian ủ từ 750 ° C đến 6h), độ kín khí của bộ phận niêm phong được duy trì trong thử nghiệm chu kỳ từ-100 ° C đến 200 ° C ≤ 1 × 10 ⁻ ⁹ Pa · m³/s, so với kế hoạch truyền thống, nó đã tăng gấp 5 lần, với tổng số hơn 100.000 dự án được giao và tỷ lệ hỏng hóc dưới 0,02%.

5. Lợi thế kỹ thuật và triển vọng ngành

Vật liệu mới của Qingchuan giảm 15% chi phí sản xuất thông qua đổi mới thiết kế thành phần (chẳng hạn như phát triển các biến thể 4J29 coban thấp) và tối ưu hóa quy trình (chẳng hạn như sử dụng dây rút liên tục để cải thiện hiệu quả), đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường như RoHS và REACH. Trong tương lai, khi nhu cầu về vật liệu làm kín có độ tin cậy cao trong truyền thông 5G, phương tiện năng lượng mới và các lĩnh vực khác tăng lên, hợp kim giãn nở cố định sắt-niken sẽ mở rộng cực thấp (hệ số giãn nở <1 × 10 ⁻ ⁶/℃), độ bền cao (độ bền kéo) Cường độ> 800MPa) và các hướng khác được nâng cấp, Qingchuan New Materials có kế hoạch đầu tư 20 triệu nhân dân tệ vào quỹ nghiên cứu trợ cấp, bố trí thế hệ tiếp theo của công nghệ vật liệu niêm phong.

FAQ: Giải đáp các vấn đề kỹ thuật thường gặp

Q1: Nguyên nhân gây ra vết nứt sau khi hàn hợp kim sắt-niken?
A: Chủ yếu là do hệ số giãn nở nhiệt không phù hợp hoặc ứng suất xử lý không được loại bỏ. Các giải pháp bao gồm tối ưu hóa thành phần hợp kim, kéo dài thời gian ủ và kiểm soát độ dốc nhiệt độ niêm phong (≤ 50 ℃/phút).
Q2: Làm thế nào để đánh giá chất lượng niêm phong?
A: Độ kín khí có thể được phát hiện bằng máy dò rò rỉ khối phổ heli (tiêu chuẩn ≤ 1 × 10 ⁻ ⁹ Pa · m³/s), hoặc có thể được quan sát bằng kính hiển vi kim loại để quan sát xem bề mặt niêm phong có dày đặc và không có lỗ rỗng hay không.