Invar 36：讓精密設(shè)備“無視”溫度變化的隱形守護
Invar 36 概述
Invar 36（UNS K93600）是一種 鐵-鎳低膨脹合金，通過鎳含量（約36%）的精確控制，在 -250°C 至 +200°C 范圍內(nèi)表現(xiàn)出極低的熱膨脹系數(shù)（CTE）。其核心特性是 “熱膨脹趨近于零”，專為精密儀器、航空航天及低溫工程中需要尺寸穩(wěn)定性的場景設(shè)計，被譽為“熱膨脹控制的黃金材料”。
關(guān)鍵特性
-
超低熱膨脹性
-
常溫至 200°C 的平均熱膨脹系數(shù)：1.6×10??/°C（遠低于普通鋼材的 11-15×10??/°C）。
-
在低溫（-250°C）下仍保持低膨脹特性。
-
-
機械性能
-
中等強度與良好加工性（退火態(tài)，常溫）：
-
抗拉強度：≥ 450 MPa
-
屈服強度：≥ 240 MPa
-
延伸率：≥ 30%
-
-
-
物理特性
-
無磁性（在居里溫度 280°C 以下）。
-
導(dǎo)熱性低，熱導(dǎo)率（20°C）：10.5 W/m·K。
-
化學(xué)成分（典型值，wt%）
| 元素 | 含量范圍 |
|---|---|
| 鎳 (Ni) | 35.0 - 37.0% |
| 鐵 (Fe) | 余量 |
| 碳 (C) | ≤ 0.05% |
| 錳 (Mn) | ≤ 0.6% |
| 硅 (Si) | ≤ 0.35% |
| 鈷 (Co) | ≤ 0.5% |
| 硫 (S) | ≤ 0.025% |
| 磷 (P) | ≤ 0.025% |
物理性能
| 參數(shù) | 數(shù)值 |
|---|---|
| 密度 | 8.10 g/cm³ |
| 熔點范圍 | 1425-1450°C |
| 熱膨脹系數(shù)（20-100°C） | 1.6 μm/m·°C |
| 電阻率（20°C） | 82 μΩ·cm |
典型應(yīng)用領(lǐng)域
-
精密儀器：光學(xué)鏡架、激光諧振腔、鐘表游絲。
-
航空航天：衛(wèi)星天線支架、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)框架、低溫燃料儲罐。
-
能源工業(yè)：液化天然氣（LNG）管道、超導(dǎo)磁體支撐結(jié)構(gòu)。
-
電子制造：半導(dǎo)體封裝模具、光刻機精密部件。
-
科研設(shè)備：高精度測量儀器、低溫恒溫器。
加工與熱處理
-
熱加工
-
推薦溫度：800-1150°C，加工后需緩慢冷卻（爐冷或空冷）。
-
避免在 500-750°C 區(qū)間停留，防止脆性相析出。
-
-
冷加工
-
需中間退火（830-885°C）以消除加工硬化。
-
-
退火處理
-
退火溫度：830-885°C，保溫 1-2 小時后空冷。
-
-
焊接
-
適用方法：TIG、電子束焊、電阻焊。
-
焊材選擇：匹配低膨脹合金焊絲（如 ERNiFe-36）。
-
注意事項
-
溫度限制：長期使用溫度不超過 200°C，高溫下熱膨脹系數(shù)會顯著升高。
-
磁性變化：超過居里溫度（280°C）后變?yōu)榇判圆牧?，需避免對無磁性要求的場景。
-
加工環(huán)境：防止硫、鉛污染，避免高溫脆裂。
與同類材料對比
-
VS Kovar（鐵鎳鈷合金）：
-
Invar 36 熱膨脹系數(shù)更低，但 Kovar 更匹配玻璃/陶瓷的膨脹系數(shù)（用于電子封裝）。
-
-
VS 不銹鋼（如304L）：
-
熱膨脹系數(shù)僅為不銹鋼的 1/7，但耐腐蝕性較弱，需表面處理。
-