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因室温附近长度几乎不变,命名为因瓦合金(Invar为Invariability的缩写)。
中文名【】,也可简称为 Invar,即含有35.4%镍的铁合金,中国牌号4J36等。
常温下具有很低的热膨胀系数(-20℃~20℃之间,其平均值约1.6×10-6/℃),号称金属之王,是精密仪器设备不可或缺的结构材料。
一、Invar - invar的特性
1.热膨胀系数小,常温下平均膨胀系数1.6×10-6/℃,且在室温-80℃~230℃时比较稳定。
2.强度、硬度不高,抗拉强度在590Mpa左右,屈服强度在410Mpa左右,布氏硬度在141HBS左右。
3.导热系数低,为10W/m.K,仅为45钢导热系数的1/4左右。 45号钢的导热系数为45 W/m.K
4.塑性、韧性、延伸率、断面收缩率以及冲击韧性都很高,延伸率δ= 30~45%,收缩率δ=50~70%。冲击韧性αK=130-310 J/cm2。
Invar不能热处理强化,其特性与奥氏体不锈钢类似,但比奥氏体不锈钢还要难加工。切削加工中主要表现为切削力大、切削温度高。在加工过程中,还具有软、粘特性
和很大的塑性,不易断屑,加剧刀具的磨损,降低工件的加工精度,因而必须采用高性能刀具。
二、Invar - invar的发展及应用前景
Invar的发现引起了各国科学家的重视,使得Invar无论是从种类还是从性能和应用上都得到了极大的提高。其发展历程:
1. 1927年日本增本量研制出Fe-Ni-Co系Superinvar;
2. 1931年增本量又研制了Fe-Ni-Cr系不锈Invar;
3. 1937年德国A.Kussmann发现了Fe-Pt和Fe-Pd冶金系Invar;
4. 1964年,Invar开始按照工业标准批量生产,成为商用合金材料;
5. 20世纪70年代,美国Inco公司研制出Incoloy903合金,使低膨胀合金进入了高温应用领域;
6. 80年代末期,在Invar系列合金的基础上形成了现代低膨胀超合金系列。
作为低膨胀合金,都要求组织稳定性,FeNi36型Invar在接近-273℃时也能保持稳定的奥氏体状态,因而获得最广泛的应用,其应用领域的扩大同样经历了比较长的过
程:
1.早期主要用于制造精密仪器仪表、标准钟的摆杆、摆轮及钟表的游丝;
2.在1920年代用Invar代替铂用作于玻璃封接的引丝,显著降低了成本;
3.到了1950-1960年代,主要用于电子管、控温用的热双金属片、长度标尺、大地测量基线尺等;
4.到了1980-1990年代,广泛用于微波技术、液化气容器、彩电的荫罩、架空电缆芯材、谐振腔、激光准直仪腔体、光刻机主基板等;
5.进入21世纪之后,随着航天技术的飞速发展,其应用拓展到航天遥感器、精密激光设备、光学测量系统和波导管结构件、各种显微镜、天文望远镜中大型透镜的支撑系
统以及需要安装透镜的各类科学仪器。
因瓦合金是FeNi36的一种铁镍合金。因为它的热膨胀系数小而出名。它应用在要求线度稳定性高的地方,如精密仪表等。
三: 因瓦合金-生产应用
l 工业应用
主要适用于电器元件与硬玻璃、软玻璃、陶瓷匹配封接的玻封合金,属于低膨胀合金。其状态有硬态和软态两种。4J36(Invar 36/K93600/1.3912)因瓦合金/玻封合金
在-60度--80度大气温度变化内有较低的膨胀系数和良好的可塑性,用于制作在气温变化范围内尺寸近于恒定的元件,广泛用于无线电,精密仪表,仪器和其他行业,
4J36(Invar 36/K93600/1.3912)因瓦合金/玻封合金用来制作标准量具,微波谐振腔,双金属片被动层等。
l 制造应用
因瓦 在室温附近的平均 低于10-6℃-1,主要用来制造标准尺、测温计、 、钟表摆轮、 、微波设备的谐振腔、 构件、 组元材料, 零件等。 制造。
四:因瓦合金的特性因瓦合金(invar alloy)
含镍36%的铁基低热膨胀合金,在-50~100℃范围的平均线膨胀系数低于1.5×10-6 /℃,是电子工业和精密仪表工业用量较多的重要材料。
1、简史
法国人纪尧姆(C.E.Guillaume)为寻找标准尺材料铂铱合金的代用品,在1896年发明了FeNi36合金,室温附近的平均线膨胀系数低于1.5×10-6/℃,约为普通钢
的1/10。因室温附近长度几乎不变,命名为因瓦合金(Invar为Invariability的缩写)。
2、特性:
因瓦合金为单相奥氏体,甚至在-196℃仍不出现马氏体相变,熔点为1450℃,居里温度约为230℃。因瓦合金的平均线膨胀系数及物理、力学性能列于表1和表2中。
3、性能影响因素:
影响因瓦合金线膨胀系数和尺寸稳定性的最主要因素,首先是化学成分和气体夹杂物,其次是由冷变形、切削加工以及高温加热后的冷却速度等工艺因素引起的内应力。
能明显提高线膨胀系数的因素是碳和硼的含量,其次是铝、硅、锰、钼、铬等元素。氧、氮等气体和非金属夹杂物也使合金的线膨胀系数升高。因瓦合金中的碳在使用过
程中缓慢析出,导致长度发生变化,因此优质因瓦合金应当是超低碳和超纯的材料。为了降低和稳定因瓦合金的线膨胀系数,采用三重热处理工艺:(1)加热到830℃,保
温0.5h,水冷;(2)加热到315℃,保温1h,空冷;(3)加热到95℃,保温48h,空冷。
4、应用:
因瓦合金主要用于微波设备的谐振腔,彩色显像管的荫罩,标准量具,热双金属的被动层,精密仪表构件。由于因瓦合金的导热系数是铁镍合金中最低的,而且在极低温
度下很稳定,因此在液化天然气和液氢的贮罐、输送管道等方面用量很大。
杨涛:15306211918