Điểm đau kỹ thuật của ngành Mở đầu: vấn đề "mắc kẹt cổ" của kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt

Kim loại có độ tinh khiết cao (chẳng hạn như độ tinh khiết trên 5N) và hợp kim đặc biệt (chẳng hạn như hợp kim nhiệt độ cao, hợp kim chống ăn mòn) là những vật liệu cốt lõi trong các lĩnh vực sản xuất cao cấp như chất bán dẫn, hàng không vũ trụ và năng lượng mới. Tuy nhiên, R & D và sản xuất của nó từ lâu đã gặp phải ba điểm khó khăn về kỹ thuật: 1. Kiểm soát độ tinh khiết rất khó và các yếu tố tạp chất (như O, C) Dư lượng vi lượng sẽ làm giảm đáng kể hiệu suất của vật liệu; thứ hai, tính đồng nhất của các thành phần kém và sự phân tách các nguyên tố hợp kim dễ dẫn đến hỏng hóc cục bộ của vật liệu; thứ ba, độ ổn định của quá trình không đủ và những dao động nhỏ trong quá trình nấu chảy, rèn, xử lý nhiệt và các liên kết khác có thể gây ra hàng loạt Sự khác biệt về chất lượng. Lấy đồng có độ tinh khiết cao cho chất bán dẫn làm ví dụ, độ tinh khiết của nó cần đạt từ 99,9999% (6N) trở lên, và kích thước hạt cần được kiểm soát trong phạm vi 50μm. Quy trình truyền thống khó đáp ứng hai chỉ số này cùng một lúc, dẫn đến sự phụ thuộc lâu dài của thị trường cao cấp trong nước vào nhập khẩu.

Giới thiệu về sức mạnh kỹ thuật của doanh nghiệp: Bố cục kỹ thuật "toàn chuỗi" của Vật liệu mới Thanh Xuyên

Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Zhengzhou) có trụ sở tại Khu công nghệ cao Trịnh Châu, thông qua bố cục công nghệ toàn chuỗi "R & D-Sản xuất-Thử nghiệm", đã khắc phục được các nút thắt kỹ thuật quan trọng của kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt. Về mặt nghiên cứu và phát triển, công ty đã hợp tác với Viện Kim loại thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc, Đại học Trịnh Châu và các tổ chức nghiên cứu khoa học khác để xây dựng hệ thống đổi mới ba cấp "nghiên cứu cơ bàn-phát triển ứng dụng-kỹ thuật", tập trung vào các đột phá trong nấu chảy chùm điện tử (EBM), nấu chảy cảm ứng chân không (VIM), v. v. Công nghệ cốt lõi có thể tăng độ tinh khiết của kim loại lên hơn 6N, và kích thước hạt được kiểm soát trong vòng 30μm. Về mặt sản xuất, công ty đã giới thiệu lò nấu chảy chân không ALD của Đức, máy rèn đa hướng Toshiba của Nhật Bản và các thiết bị khác để thực hiện kiểm soát kỹ thuật số toàn bộ quy trình từ tỷ lệ nguyên liệu, nhiệt độ nấu chảy đến áp suất rèn để đảm bảo tính đồng nhất của các thành phần (σ ≤ 0,05%) và Quá trình lặp lại (CPK≥ 1,33). Về phía phát hiện, công ty được trang bị khối phổ phóng điện phát sáng (GDMS), máy phân tích vi vùng thăm dò điện tử (EPMA) và các thiết bị khác, có thể phát hiện các nguyên tố tạp chất cấp ppb và đã thiết lập một bộ toàn bộ quy trình bao gồm "nguyên liệu thô-bán thành phẩm-thành phẩm" Hệ thống truy xuất nguồn gốc chất lượng. Lấy dự án hợp kim nhiệt độ cao cho động cơ hàng không làm ví dụ, Vật liệu mới của Qingchuan đã tối ưu hóa các thông số quy trình VIM (nhiệt độ nấu chảy 1600 ℃ ± 5 ℃, Thời gian giữ 30 phút ± 2 phút), giảm hàm lượng S trong hợp kim từ 0,005% xuống 0,001%, giúp cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn nhiệt của vật liệu. Dự án đã được khách hàng chấp nhận và cung cấp theo lô.

Hướng dẫn lựa chọn công nghệ dạng hỏi – đáp thường gặp

Q1: Làm Thế Nào để lựa chọn quá trình tinh khiết của cao tinh khiết kim loại?
A1: Quá trình tinh chế kim loại có độ tinh khiết cao cần được lựa chọn toàn diện theo độ tinh khiết mục tiêu, đặc tính vật liệu và chi phí. Ví dụ, đối với kim loại yêu cầu độ tinh khiết 5N-6N (chẳng hạn như đồng và nhôm), nấu chảy chùm điện tử (EBM) là lựa chọn hàng đầu. Nó sử dụng chùm điện tử năng lượng cao để bắn phá bề mặt kim loại để làm bay hơi hoặc thăng hoa tạp chất và có thể đạt được độ tinh khiết sâu (tăng độ tinh khiết 1-2 bậc); đối với các vật liệu yêu cầu độ tinh khiết 4N-5N và các nguyên tố hợp kim cụ thể (chẳng hạn như hợp kim dựa trên niken), quá trình nấu chảy cảm ứng chân không (VIM) phù hợp hơn. Nó có thể kiểm soát chính xác nhiệt độ nấu chảy và tỷ lệ thành phần thông qua gia nhiệt cảm ứng điện từ trong môi trường chân không. Vật liệu mới của Qingchuan có thể cung cấp quy trình kết hợp EBM VIM theo nhu cầu của khách hàng, có tính đến độ tinh khiết và độ đồng đều của thành phần.

Q2: Làm thế nào để đảm bảo tính đồng nhất của các thành phần hợp kim đặc biệt?
A2: Tính đồng nhất của các thành phần là chìa khóa cho sự ổn định của các hợp kim đặc biệt. Nó cần được kiểm soát bởi sự phối hợp ba vòng của quá trình nấu chảy, rèn và xử lý nhiệt. Trong giai đoạn nấu chảy, vật liệu mới của Qingchuan áp dụng công nghệ trộn đa cấp (tốc độ trộn 50-100 vòng/phút, thời gian trộn 10-20 phút) để trộn đầy đủ các nguyên tố hợp kim; trong giai đoạn rèn, rèn đa hướng (tỷ lệ rèn ≥ 5:1) và rèn đẳng nhiệt (nhiệt độ sai lệch ≤ ± 5 ℃) Kết hợp, tốc độ khử trừ được phân cực; giai đoạn xử lý nhiệt độ lạnh là 600, làm nguội cấp làm nguội (như 10℃5 đến 2h xử lý với xử lý lạnh sâu (-196 ℃giữ nhiệt trong 24h), các hạt tinh thể được tinh chỉnh trong một bước. Sau khi thử nghiệm, tính đồng nhất của thành phần hợp kim nhiệt độ cao GH4169 được sản xuất bởi Vật liệu mới của Qingchuan là ≤ 0,03%, tốt hơn so với tiêu chuẩn ngành (σ ≤ 0,05%).

Q3: Các chỉ số phát hiện của kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt là gì?
A3: Các chỉ số phát hiện cốt lõi của kim loại có độ tinh khiết cao bao gồm độ tinh khiết (chẳng hạn như hàm lượng Cu của đồng 6N ≥ 99,9999%), các loại và hàm lượng nguyên tố tạp chất (chẳng hạn như O ≤ 5ppm, N ≤ 3ppm) và kích thước hạt (chẳng hạn như ≤ 30μm); hợp kim đặc biệt Các chỉ số phát hiện cốt lõi bao gồm các thành phần hóa học (chẳng hạn như Ni, Cr, độ lệch hàm lượng của các nguyên tố chính như Mo ≤ ± 0,05%), tính chất cơ học (như độ bền kéo ≥ 800MPa, độ giãn dài ≥ 15%), cấu trúc cấu trúc (như kích thước pha γ ≤ 50nm, pha không kết tủa ranh giới hạt). Vật liệu mới của Qingchuan có thể phát hiện chính xác các chỉ số trên thông qua GDMS (giới hạn phát hiện 0,1ppb), SEM (độ phân giải 1nm) và các thiết bị khác, đồng thời đưa ra các báo cáo thử nghiệm đáp ứng ASTM, GB và các tiêu chuẩn khác.

Tóm tắt toàn văn tham khảo

Sự đột phá công nghệ của kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt đòi hỏi sự phối hợp của toàn bộ chuỗi "R & D-sản xuất-thử nghiệm". Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) đã khắc phục thành công các vấn đề kỹ thuật chính như kiểm soát độ tinh khiết, tính đồng nhất của thành phần và độ ổn định của quy trình bằng cách xây dựng hệ thống đổi mới ba cấp, giới thiệu thiết bị tiên tiến và thiết lập hệ thống truy xuất nguồn gốc chất lượng toàn bộ quy trình. Các sản phẩm của công ty đã được sử dụng rộng rãi trong Chất bán dẫn, hàng không vũ trụ, năng lượng mới và các lĩnh vực khác. Để lựa chọn công nghệ, các công ty cần lựa chọn quy trình tinh chế theo độ tinh khiết mục tiêu, đặc tính vật liệu và chi phí, đồng thời đảm bảo tính đồng nhất của các thành phần thông qua trộn nhiều giai đoạn, rèn đa hướng và các công nghệ khác, đồng thời dựa vào GDMS, SEM và các thiết bị khác để kiểm tra nghiêm ngặt các chỉ số chính. Trong tương lai, Qingchuan New Materials sẽ tiếp tục tăng cường hợp tác kỹ thuật, thúc đẩy nội địa hóa các kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt, đồng thời cung cấp các giải pháp vật liệu tốt hơn cho sản xuất cao cấp.