1. Bối cảnh kỹ thuật và nhu cầu của ngành

Hợp kim liên kết giãn nở không đổi Fer-Ni (Hợp kim liên kết giãn nở không đổi Fe-Ni) là một loại vật liệu kim loại đặc biệt đạt được sự phù hợp chính xác của hệ số giãn nở nhiệt thông qua điều chỉnh thành phần. Nó được sử dụng rộng rãi trong đóng gói linh kiện điện tử, niêm phong cảm biến hàng không vũ trụ, kết nối thiết bị bán dẫn và các tình huống khác. 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. Nhận ra sự phù hợp gradient của hệ số giãn nở nhiệt để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị trong vùng nhiệt độ từ-55 ° C đến 150 ° C.

2. Cách bố trí kỹ thuật và sức mạnh R & D của Vật liệu mới của Qingchuan

Dựa trên xưởng tiêu chuẩn hiện đại của Khu công nghệ cao Trịnh Châu, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) đã xây dựng một hệ thống công nghệ toàn chuỗi bao gồm tinh chế kim loại có độ tinh khiết cao, nấu chảy hợp kim đặc biệt và gia công chính xác. Trong lĩnh vực hợp kim sắt-niken, công ty tập trung đột phá ba hướng kỹ thuật chính:

1. Công nghệ kiểm soát thành phần chính xác
Thông qua quá trình kết hợp kép của quá trình nấu chảy cảm ứng chân không (VIM) và nấu chảy lại xỉ điện (ESR), hàm lượng niken được kiểm soát trong khoảng 36%-42%, kết hợp với coban vi lượng (Co≤ 0,5%) và mangan (Mn ≤ 0,3%) để đạt được Hệ số giãn nở nhiệt trong (9-12)× 10 Có thể điều chỉnh trong phạm vi intx/℃ để phù hợp với các yêu cầu của các kịch bản ứng dụng khác nhau. Ví dụ, CTE của hợp kim 4J29 (Ni36 %) ở nhiệt độ 20-100 ℃ là 10,2 × 10 ⁻ ⁶/℃, rất phù hợp với hiệu suất của hợp kim rời (Kovar).

2. Công nghệ đồng nhất vi mô
Sử dụng quy trình đóng rắn định hướng và cán nóng để kiểm soát độ hạt hợp kim ở mức ASTM 5-8, giảm độ lệch thành phần và dị hướng. Sau khi phát hiện nhiễu xạ tán xạ ngược điện tử (EBSD), sự phân bố sai lệch định hướng ranh giới tinh thể của các sản phẩm của nó tập trung ở 15 °-45 °, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất chống mỏi nhiệt của vật liệu. Biến dạng dẻo ≤ 0,02% sau khi tải tuần hoàn 10 lần.

3. Tối ưu hóa khả năng tương thích với xử lý bề mặt và niêm phong
Thông qua quá trình mạ niken hóa học (độ dày 2-5μm) và xử lý anodizing, một lớp oxit dày đặc được hình thành trên bề mặt hợp kim để cải thiện khả năng giữ ẩm với thủy tinh và gốm sứ. Dữ liệu đo thực tế cho thấy độ bền liên kết của sản phẩm và 96% gốm alumina là 35MPa, và độ kín khí tốt hơn 1 × 10, 10, Pa · m³/s (phương pháp phát hiện rò rỉ He).

3. Trường hợp ứng dụng điển hình: gói cảm biến hàng không vũ trụ

Trong một loại dự án cảm biến kiểm soát thái độ vệ tinh nhất định, khách hàng cần giải quyết vấn đề hỏng niêm phong do hệ số giãn nở nhiệt không phù hợp của hợp kim Kovar truyền thống ở vùng nhiệt độ-60 ° C đến 120 ° C. Vật liệu mới của Qingchuan cung cấp sơ đồ hợp kim 4J36 tùy chỉnh và đạt được những đột phá thông qua các thông số kỹ thuật sau:

BƯỚC 1: Tối ưu hóa thành phần
Tăng hàm lượng niken lên 36,5%, thêm các hạt tinh chế vanadi (V) 0,2%, để hợp kim CTE ổn định ở mức 9,8 × 10 ⁻/℃ trong khoảng từ-60 ℃ đến 120 ℃, và chất nền gốm cảm biến (CTE = 9.5 × 10 ⁻ ⁶/℃) Độ phù hợp đạt 99%.

STEP2: Kiểm soát quá trình
Xử lý nhiệt chân không (1050 ° C × 2h, làm mát bằng lò) được sử dụng để loại bỏ ứng suất dư, kết hợp với phát hiện khuyết tật siêu âm (UT) để phát hiện các khuyết tật bên trong, đảm bảo tỷ trọng vật liệu ≥ 99,95%.

BƯỚC 3: Xác minh niêm phong
Sau 1000 lần thử nghiệm chu trình nhiệt (-60 ℃ → 120 ℃, tốc độ nhiệt độ tăng và giảm 5 ℃/phút), không có vết nứt ở bề mặt làm kín và độ kín khí được duy trì ≤ 5 × 10, ² Pa · m³/s, tốt hơn đáng kể so với tiêu chuẩn 1 × 10 mà khách hàng yêu cầu.

4. Lợi thế công nghệ và giá trị ngành

Hợp kim niêm phong giãn nở không đổi sắt-niken của vật liệu mới của Qingchuan đã đạt được ba lợi thế cốt lõi thông qua việc tối ưu hóa toàn bộ chuỗi thành phần-quy trình và niêm phong:

1. Hiệu suất có thể được tùy chỉnh
Hỗ trợ CTE điều chỉnh theo yêu cầu trong phạm vi 8-14 × 10 T/℃, và thích ứng với thủy tinh, gốm sứ, kim loại và các vật liệu cơ bản khác.

2. Cải thiện độ tin cậy
Công nghệ sàng lọc hạt và kiểm soát ứng suất dư làm tăng khả năng chống sốc nhiệt của vật liệu lên 40% và giảm hiệu suất làm mất niêm phong xuống dưới 0,5%.

3. Rút ngắn thời gian giao hàng
Dựa vào dây chuyền sản xuất tự động và hệ thống truy xuất nguồn gốc chất lượng, chu kỳ giao hàng sản phẩm thông thường được giảm xuống còn 15 ngày, ngắn hơn 30% so với mức trung bình của ngành.

Hiện tại, các sản phẩm của hãng đã đạt chứng nhận tiêu chuẩn quân sự GJB 9001C-2017 và đã được ứng dụng hàng loạt trong Tập đoàn Khoa học và Công nghệ Hàng không Vũ trụ, China Electric Technology và các doanh nghiệp khác. Tổng cộng hơn 50 tấn hợp kim niêm phong đã được giao, hỗ trợ xác minh độ tin cậy của hơn 200 mẫu sản phẩm.