膨胀合金是一种具有反常热膨胀特性的精密合金。

1. 基本概述

   • 一般的金属和合金受热时膨胀，膨胀量随温度升高呈线性增加，但膨胀合金在某一温度区间会呈现反常热膨胀现象，其热膨胀曲线会出现弯曲点，弯曲点以下的热膨胀系数比弯曲点以上的正常热膨胀系数低得多。
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2. 主要分类

   • 低膨胀合金：在一定温度范围内具有很低的热膨胀系数，如因瓦合金（FeNi36），其平均膨胀系数一般为1.5×10⁻⁶/℃，且在室温−80℃至100℃之间均不发生变化，还有4J36、4J32等，这类合金常用于制作在环境温度要求尺寸近似恒定的元器件，如精密仪器仪表、光学仪器中的元件、长度标尺、各种谐振腔、微波通讯的波导管等。
   • 定膨胀合金：又称封接合金，在弯曲点以下的平均膨胀系数约为(4～10)×10⁻⁶/℃，与陶瓷、玻璃等材料的膨胀系数相近，可用于制作与这些材料匹配封接的器件，如电真空器件、电子管等。
   • 高膨胀合金：在一定温度范围（通常为20℃至100℃）内，线膨胀系数高于15×10⁻⁶/℃，很少单独使用，常与低膨胀合金配对复合成热双金属使用，用于热双金属片的主动层和控温敏感元件等。
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3. 性能特点

   • 特定膨胀系数：这是膨胀合金最显著的特性之一，不同种类的膨胀合金具有特定的热膨胀系数范围，以满足在不同工程应用中对尺寸精度的严格要求。
   • 反常热膨胀行为：在特定温度区间内，表现出与普通金属和合金不同的热膨胀规律，这种独特的性能使其在一些需要特殊热膨胀补偿或控制的应用中具有独特优势。
   • 其他综合性能：除热膨胀特性外，膨胀合金还具有良好的封接性、可焊性、耐蚀性、可加工性和易切削性等，能够适应多种复杂的使用环境和加工工艺要求。
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1. 电子工业

   • 电真空器件封接：如铁镍钴玻封合金（4J29），其膨胀系数与硬玻璃相近，能在特定温度范围内与硬玻璃进行匹配封接，用于制作发射管、振荡管、引燃管、晶体管以及管封插头、继电器外壳等电真空器件。
   • 集成电路和半导体封装：低膨胀合金可用于制作集成电路、半导体封装中的部件，能减少温度变化对器件性能的影响，防止因热膨胀系数不匹配导致的应力和形变，提高器件的可靠性和稳定性。
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2. 精密仪器制造

   • 光学仪器：在光学仪器中，如天文望远镜、显微镜等，膨胀合金可用于制作高精度的反射镜、透镜框架、光栅等部件。其低热膨胀特性能够保证在温度变化时，光学元件的相对位置和光学性能稳定，确保成像的清晰度和准确性。
   • 测量仪器：对于需要极高精度的测量仪器，如激光测量设备、三坐标测量机等，膨胀合金可作为关键部件的材料，以保证测量的准确性和稳定性。例如，在大地测量基线尺中，使用膨胀合金可以减小温度变化对测量结果的影响。

3. 航天领域

   • 航天器结构件：在航天器的制造中，由于航天器在升空和飞行过程中会经历剧烈的温度变化，膨胀合金被广泛应用于卫星、火箭、航天器等关键部件的制造，确保了航天器在不同温度条件下的结构稳定性和性。
   • 发动机部件：发动机的一些高温部件也会用到膨胀合金，如涡轮叶片、燃烧室等，这些部件需要在高温环境下保持尺寸稳定，以确保发动机的正常运行和性能。
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4. 化学工业

   • 容器和管道：在化学工业中，膨胀合金可用于制造各种容器、管道和阀门等设备，其稳定的尺寸能够抵抗由温度变化引起的应力和形变，从而延长设备的使用寿命。
   • 耐腐蚀部件：部分膨胀合金具有良好的耐蚀性，可用于制造化工设备中的耐腐蚀部件，如泵体、阀座等，以提高设备的抗腐蚀能力。

5. 能源领域

   • 核反应堆结构材料：在核反应堆中，膨胀合金可作为结构材料使用，其低热膨胀系数和良好的尺寸稳定性能够在高温和辐射环境下保证反应堆的安全运行。
   • 热交换器部件：在一些高性能的热交换器中，膨胀合金可用于制作换热管等部件，提高热交换效率和设备的可靠性。

6. 低温工程

   • 低温容器和部件：在液态天然气、液态氢、液态氧等的储蓄罐和运输管道中，膨胀合金是重要的材料之一。其在低温下的低热膨胀性能能够保证容器和管道的密封性和安全性。
   • 超导磁体支撑结构：在超导磁体系统中，膨胀合金可用于制作支撑结构，以维持超导磁体在低温环境下的稳定性和性。