1. Giới thiệu: Giá trị kỹ thuật của hợp kim hàn mở rộng không đổi sắt-niken

Hợp kim niêm phong giãn nở cố định sắt-niken là một loại hợp kim đặc biệt phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh, gốm sứ và các vật liệu khác bằng cách điều chỉnh chính xác hàm lượng niken. Nó được sử dụng rộng rãi trong bao bì điện tử, hàng không vũ trụ, năng lượng và điện. Các đặc tính cốt lõi của nó bao gồm hệ số giãn nở nhiệt cực thấp, hiệu suất niêm phong tuyệt vời và ổn định nhiệt độ cao. Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd., với tư cách là một doanh nghiệp chuyên nghiên cứu và phát triển và sản xuất kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt, dựa vào lợi thế vị trí của Khu phát triển công nghiệp công nghệ cao Trịnh Châu, đã xây dựng một hệ thống công nghệ toàn chuỗi bao gồm thiết kế vật liệu, công nghệ nấu chảy và gia công chính xác. Nó cung cấp hỗ trợ quan trọng cho việc nội địa hóa các hợp kim giãn nở không đổi sắt-niken.

2. Bố cục kỹ thuật: đột phá có hệ thống từ thiết kế vật liệu đến kiểm soát quy trình

1. Tối ưu hóa thành phần vật liệu
Vật liệu mới của Qingchuan đã phát triển 4J42, 4J45, 4J50, 4J52 và các hợp kim khác bằng cách điều chỉnh tỷ lệ hàm lượng niken (44,5%-52,5%) và vi lượng cacbon (≤ 0,05%), mangan (≤ 0,80%) và các nguyên tố khác. Lấy hợp kim 4J52 làm ví dụ, hàm lượng niken của nó được kiểm soát ở mức 51,5%-52,5% và hệ thống giãn nở trung bình trong phạm vi nhiệt độ 20-300 ℃ đạt 9, 8-11, 0 × 10 − 10 ° C, cao với hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh chì mềm. Phù hợp, giảm đáng kể ứng suất nhiệt của giao diện niêm phong.

2. Đổi mới quy trình nấu chảy
Quy trình kết hợp kép nấu chảy lại xỉ cảm ứng chân không (VIM) (ESR) được sử dụng để kiểm soát hiệu quả hàm lượng khí và tạp chất. Ví dụ, trong sản xuất hợp kim 4J50, hàm lượng oxy được giảm xuống dưới 15ppm thông qua quy trình VIM, kết hợp với quy trình ESR để làm sạch hơn nữa chất tan chảy, để độ tinh khiết của hợp kim đạt đến trình độ tiên tiến quốc tế. Quá trình này có thể làm giảm các khuyết tật lỗ rỗng trong quá trình niêm phong và cải thiện độ kín của vật liệu.

3. Tối ưu hóa hệ thống xử lý nhiệt
Đối với các kịch bản ứng dụng khác nhau, Qingchuan New Materials đã xây dựng các giải pháp xử lý nhiệt khác biệt. Lấy hợp kim 4J45 làm ví dụ, hệ thống xử lý nhiệt tiêu chuẩn của nó là làm nóng đến 900 ℃ ± 20 ℃ trong bầu không khí hydro, và làm lạnh đến dưới 200 ℃ với tốc độ ≤ 5 ℃/phút sau 1 giờ giữ nhiệt. Hệ thống này có thể tinh chỉnh kích thước hạt đến ASTM 8-10, cải thiện hiệu suất tác động sâu của vật liệu và đáp ứng nhu cầu xử lý của các bộ phận kết cấu phức tạp.

3. Thực hành ứng dụng: triển khai công nghệ từ phòng thí nghiệm đến công nghiệp hóa

1. Lĩnh vực hàng không vũ trụ: niêm phong cánh tuabin
Trong quá trình sản xuất một loại cánh tuabin động cơ hàng không nhất định, hợp kim 4J50 do Vật liệu mới Qingchuan cung cấp nhận ra sự hình thành chính xác của kênh làm mát khoang trong của cánh thông qua thiết kế phù hợp với lõi gốm. Sau khi thử nghiệm, vật liệu vẫn duy trì độ bền chảy 0,2% ≥ 350MPa ở nhiệt độ cao 850 ° C, và độ lệch giữa hệ số giãn nở nhiệt và lõi gốm ≤ 1,5 × 10 ⁻ ℃ sân, giúp tránh nguy cơ nứt ở giao diện niêm phong một cách hiệu quả. Hiện tại, chương trình này đã thay thế nguyên liệu nhập khẩu, giảm 28% chi phí của một động cơ.

2. Lĩnh vực đóng gói điện tử: nhà cung cấp chip có độ tin cậy cao
Để đáp ứng nhu cầu của một nhà sản xuất linh kiện điện tử nổi tiếng, Qingchuan New Materials đã phát triển một nhà cung cấp chip dựa trên hợp kim 4J42. Bằng cách tối ưu hóa hàm lượng niken của hợp kim (42%-43%), độ phù hợp của hệ số giãn nở nhiệt của nó với chip silicon (3,2 × 10 − 10 ° C ngưỡng) được tăng lên 40%. Các ứng dụng thực tế cho thấy tỷ lệ hỏng hóc của chip sử dụng vật liệu này trong thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ từ-40 ° C đến 125 ° C đã giảm 31%, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của sản phẩm.

3. Lĩnh vực năng lượng và điện: vòng đệm tuabin khí
Trong quá trình sản xuất vòng đệm tuabin khí hạng nặng, vật liệu mới của Qingchuan sử dụng hợp kim 4J52 kết hợp với công nghệ đẳng tĩnh nhiệt (HIP) để loại bỏ vi lỏng bên trong vật liệu (độ xốp ≤ 0,1%). Được xác minh bằng thử nghiệm nhiệt độ cao và độ bền trong 10.000 giờ, tuổi thọ đứt gãy của vòng đệm ở 650 ° C và 200MPa đạt 1200 giờ, đạt mức quốc tế của các sản phẩm tương tự, cung cấp vật liệu chính đảm bảo cho việc tự chủ tuabin khí trong nước.

Thứ tư, lợi thế kỹ thuật: nâng cấp từ vật liệu đơn lẻ lên giải pháp hệ thống

1. Khả năng kiểm soát chất lượng toàn bộ quy trình
Vật liệu mới của Qingchuan có một phòng thí nghiệm hoàn chỉnh bao gồm phân tích quang phổ, phát hiện kim loại và kiểm tra tính chất cơ học, có thể theo dõi thành phần vật liệu, kích thước hạt và độ kín khí của niêm phong trong thời gian thực. Ví dụ, trong sản xuất hợp kim 4J50, độ chính xác phát hiện hàm lượng niken được tăng lên ± 0,02% thông qua phương pháp nhiễu xạ laser để đảm bảo tính ổn định hiệu suất của từng lô vật liệu.

2. Khả năng dịch vụ tùy chỉnh
Dựa trên nhu cầu của khách hàng, Qingchuan New Materials có thể cung cấp các dịch vụ toàn bộ quy trình từ lựa chọn vật liệu, thiết kế khuôn mẫu đến xử lý sau. Lấy ví dụ về dự án cánh quạt tăng áp ô tô, công ty đã điều chỉnh hàm lượng mangan (0,6%-0,7%) của hợp kim 4J48 để tăng tuổi thọ mỏi nhiệt lên 25% trong phạm vi nhiệt độ từ-40 ℃ đến 400 ℃. Nhu cầu của khách hàng đối với các điều kiện làm việc tốc độ cao và nhiệt độ cao.

3. Đổi mới hợp tác sản xuất, giáo dục và nghiên cứu
Qingchuan New Materials đã thành lập các phòng thí nghiệm chung với Đại học Trịnh Châu và Viện Kỹ thuật Quy trình thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc để tập trung vào cơ chế tăng cường và dẻo dai của các hợp kim nhiệt độ cao. Ví dụ, thông qua sự ra đời của công nghệ tăng cường giai đoạn γ 'cấp độ nano (Al,Ti), độ bền lâu của hợp kim 4J50 ở 750 ° C đã được tăng lên 380MPa, cao hơn 18% so với quy trình truyền thống. Các thành tựu liên quan đã đăng ký 3 bằng sáng chế phát minh và được đưa vào tiêu chuẩn công nghiệp của "Hướng dẫn ứng dụng vật liệu hợp kim nhiệt độ cao".

5. Kết luận: Đổi mới vật liệu thúc đẩy nâng cấp sản xuất cao cấp

Là "cầu nối" kết nối các vật liệu khác nhau, hiệu suất của nó quyết định trực tiếp đến độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị cao cấp. Thông qua sự đổi mới có hệ thống trong thiết kế vật liệu, điều khiển quy trình và dịch vụ ứng dụng, Vật liệu mới của Qingchuan không chỉ hiện thực hóa việc thay thế các hợp kim đó trong nước mà còn thúc đẩy các ứng dụng quy mô lớn của nó trong hàng không vũ trụ, bao bì điện tử, năng lượng và điện. Trong tương lai, với việc cải thiện hơn nữa các yêu cầu về độ chính xác phù hợp của hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu và độ ổn định ở nhiệt độ cao, Qingchuan New Materials sẽ tiếp tục đào sâu nghiên cứu và phát triển công nghệ để cung cấp các giải pháp vật liệu tốt hơn cho sản xuất cao cấp.