I. Bối cảnh kỹ thuật và nhu cầu của ngành

Hợp kim chính xác giãn nở cố định sắt-niken là một loại vật liệu kim loại đặc biệt có hệ số giãn nở nhiệt ổn định và có thể kiểm soát được trong một phạm vi nhiệt độ cụ thể thông qua việc kiểm soát chính xác các thành phần và quy trình xử lý nhiệt. Nó được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, dụng cụ chính xác, bao bì điện tử và các lĩnh vực khác. Giá trị cốt lõi của nó là giải quyết vấn đề sai lệch kích thước của các vật liệu truyền thống do giãn nở và co lại do nhiệt. Ví dụ, trong các cảnh như bề mặt phản xạ ăng ten vệ tinh và khung quang học có độ chính xác cao, việc kiểm soát biến dạng ở cấp độ micromet ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị.

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

Là một doanh nghiệp chuyên nghiệp trong lĩnh vực kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt trong nước, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Zhengzhou) đã xây dựng một hệ thống công nghệ toàn chuỗi bao gồm nghiên cứu và phát triển vật liệu, gia công chính xác và kiểm tra chất lượng dựa trên các xưởng tiêu chuẩn hiện đại và dây chuyền sản xuất tiên tiến tại Khu công nghệ cao Trịnh Châu. Công ty tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển các hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken, tập trung vào ba hướng kỹ thuật chính:

1. Tối ưu hóa thành phần và kiểm soát tính đồng nhất: Thông qua sự kết hợp của quá trình nấu chảy cảm ứng chân không và nấu chảy lại xỉ điện, hàm lượng niken trong hợp kim được ổn định trong khoảng 36%-42% và hàm lượng các nguyên tố tạp chất (như carbon, lưu huỳnh và oxy) được kiểm soát dưới 0,005% để đảm bảo cấu trúc vật liệu Tính đồng nhất đạt tiêu chuẩn ASTM E112 cấp 5 trở lên.

2. Quy trình xử lý nhiệt chính xác: Áp dụng công nghệ xử lý lão hóa phân loại, cách nhiệt theo từng giai đoạn trong phạm vi nhiệt độ 450-600 ℃, kết hợp với bảo vệ và dập tắt khí trơ, để hệ số giãn nở bên trong của hợp kim ổn định ở (1,5 ± 0,2) trong khoảng nhiệt độ từ-50 ℃ đến 200 ℃/℃, đáp ứng tiêu chuẩn quân sự GJB 1952A-2004.

3. Gia công chính xác và xử lý bề mặt: Được trang bị trung tâm gia công CNC liên kết năm trục và thiết bị cắt laser, nó có thể tạo hình chính xác với dung sai tối thiểu 0,005mm; xử lý bề mặt áp dụng quy trình đánh bóng hóa học và anodizing để kiểm soát độ nhám trong phạm vi Ra0.2μm để cải thiện khả năng chống ăn mòn của vật liệu và phản xạ quang học Tỷ lệ.

3. Trường hợp ứng dụng điển hình: một dự án hỗ trợ quang học tàu vũ trụ

Trong một dự án khung quang học tàu vũ trụ nhất định, khách hàng yêu cầu khung không được biến dạng quá 3μm ở nhiệt độ khắc nghiệt từ-100 ° C đến 150 ° C. Vật liệu hợp kim nhôm truyền thống không thể đáp ứng nhu cầu do sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt. Vật liệu mới của Qingchuan đã phát triển hợp kim sắt-niken 4J36 (hàm lượng niken 36%) thông qua sự phát triển tùy chỉnh, kết hợp với các giải pháp kỹ thuật sau để đạt được mục tiêu:

1. Lựa chọn vật liệu: Hợp kim 4J36 được sử dụng làm vật liệu cơ bản và hệ số giãn nở trung bình của nó là 1,6 × 10 ⁻ ⁶/℃, và kính quang học (chẳng hạn như thủy tinh K9, hệ số giãn nở là 8,2 × 10 ⁻ ⁶/℃) được kết hợp với thiết kế thông qua mô đun đàn hồi để đạt được ứng suất nhiệt Tự cân bằng.

2. Tối ưu hóa cấu trúc: Sử dụng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để mô phỏng sự phân bố ứng suất của giá đỡ ở nhiệt độ khắc nghiệt, thông qua tối ưu hóa cấu trúc liên kết để giảm dư thừa vật liệu, và cuối cùng giảm trọng lượng của giá đỡ xuống 65% so với thiết kế ban đầu và tăng độ cứng lên 20%.

3. Xác minh quy trình: Trong thử nghiệm chu kỳ từ-120 ° C đến 180 ° C, giá trị đo được của biến dạng giá đỡ là 2,8μm, tốt hơn so với yêu cầu của khách hàng là 3μm; sau 100 chu kỳ nhiệt, không có vết nứt trên bề mặt vật liệu và tỷ lệ suy giảm hiệu suất thấp hơn 5%.

4. Lợi thế công nghệ và giá trị ngành

Công nghệ hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken của Vật liệu mới của Qingchuan có ba ưu điểm cốt lõi:

1. Độ ổn định về hiệu năng: Thông qua kiểm soát vòng kín phát hiện thành phần, đảm bảo rằng phạm vi dao động của hệ số giãn nở của từng lô vật liệu là ≤ ± 0,1 × 10 −/℃, tốt hơn đáng kể so với mức trung bình của ngành (± 0,5 × 10 −/℃).

2. Năng lực tùy chỉnh: Hàm lượng niken và các thông số xử lý nhiệt có thể được điều chỉnh theo các kịch bản ứng dụng của khách hàng (chẳng hạn như dải nhiệt độ, điều kiện tải, độ chính xác kích thước), và loạt hợp kim như 4J29, 4J32, 4J36 có thể được phát triển để bao gồm các yêu cầu của miền nhiệt độ rộng-200 ℃ đến 300 ℃.

3. Kiểm soát chất lượng toàn bộ quy trình: Từ kiểm tra nguyên liệu thô (sử dụng hàm lượng nguyên tố phân tích ICP-MS) đến kiểm tra thành phẩm (trang bị giao thoa kế laser để đo biến dạng), thiết lập 12 trạm kiểm tra chất lượng và tỷ lệ chất lượng sản phẩm được duy trì trên 99,2% trong một thời gian dài.

Hiện tại, hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken của Qingchuan New Materials đã được ứng dụng thành công cho các thành phần vệ tinh, thiết bị bán dẫn, dụng cụ đo lường chính xác và các lĩnh vực khác. Việc giao hàng tích lũy đã vượt quá 500 tấn, giúp khách hàng giảm tỷ lệ hỏng hóc thiết bị hơn 30% và kéo dài tuổi thọ 2-3 lần., Cung cấp hỗ trợ vật liệu quan trọng cho việc nội địa hóa thiết bị cao cấp.