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低热膨胀合金简介

2022/07/16504 作者:佚名
导读:室温附近线膨胀系数低于4×10/℃的铁基、钴基、铂基热膨胀合金,包括经典的因瓦合金(FeNi36)、超因瓦合金(FeNi31C05)、不锈因瓦合金(C054Cr9Fe)及FePt53合金。后者在一40℃附近具有最大负值线膨胀系数(一35×10/℃),在0~40℃温度范围为一2.7×10/℃。不锈因瓦合金线膨胀系数低于超因瓦合金,耐海水腐蚀。不锈因瓦合金和FePt53合金的线膨胀系数对化学成分非常敏

室温附近线膨胀系数低于4×10/℃的铁基、钴基、铂基热膨胀合金,包括经典的因瓦合金(FeNi36)、超因瓦合金(FeNi31C05)、不锈因瓦合金(C054Cr9Fe)及FePt53合金。后者在一40℃附近具有最大负值线膨胀系数(一35×10/℃),在0~40℃温度范围为一2.7×10/℃。不锈因瓦合金线膨胀系数低于超因瓦合金,耐海水腐蚀。不锈因瓦合金和FePt53合金的线膨胀系数对化学成分非常敏感,而且主要元素为稀贵元素,因此用量很少,尤其是FePt53合金几乎无实用价值。

性能及影响因素主要合金及性能列于表。影响热膨胀合金性能的最主要因素是化学成分,其次是内应力。铁镍基合金中,镍 钴总量为36%时,线膨胀系数最低。总量为34%或39%时,线膨胀系数都高于2.5×10/℃。膨胀曲线的弯曲点几乎与镍 钴总量成正比,因此在-40℃附近使用时选用FeNi34合金,在300℃以上使用时选用镍含量高于42%的铁镍合金,因为它们在相应温度下具有较低的线膨胀系数,尽管在室温附近线膨胀系数高于FeNi36合金。不锈因瓦合金对化学成分波动更是敏感,比如同是退火态,钴含量也相同,只是一个含铁37%、含铬9%,另一个含铁36.5%、含铬9.5%,前者室温附近的线膨胀系数为-1.2×10/℃,后者为0.05×10/℃内应力可以降低热膨胀合金的线膨胀系数,例如冷变形和切削加工,或是加热到高温后快冷,都使合金线膨胀系数降低。然而随着时间的推移,内应力释放,膨胀系数又升高,因此快冷必须结合低温回火,才能保证性能稳定。

中国低膨胀合金牌号及退火态性能 应用开发 法国是全世界低膨胀合金工业化最早的国家,也是生产牌号最多的国家,有标准因瓦合金、超级因瓦合金、大地测量因瓦合金、低温因瓦合金及ADR等牌号。日本生产的低热膨胀合金牌号也较多,除了因瓦合金、超因瓦合金、不锈因瓦合金以外,最近又开发了高强度低热膨胀合金和无磁低热膨胀合金,其中MGA-13T合金和KEL-52合金室温至100℃的平均线膨胀系数为2.5×10/℃,抗拉强度达1100MPa;KEL-11为非铁磁性,室温至100℃的平均线膨胀系数低于0.5×10/℃。低热膨胀合金主要用于微波设备的谐振腔、彩色显像管的荫罩、标准尺、大地测量丝、精密天平臂梁、精密电容器片、液态天然气贮罐和输送管道、热双金属被动层,以及要求尺寸恒定的精密仪器仪表元件。中国于1958年开始研制低热膨胀合金,1960年开始批量生产,不久就开发了多种牌号低热膨胀合金,扩大了生产规模,到60年代中期,不仅按照国家标准供应全国用户,而且还能满足某些用户的特殊要求,例如线膨胀系数低于0.5×10/℃或低于3×10/℃,而抗拉强度高于1000MPa,不含钴的低热膨胀合金。上面所提到的低热膨胀合金,除日本开发的KEL-11以外,都是铁磁性材料,而一些电子设备和精密仪表元件,如录音录像磁头的支架、彩色显像管零件、电子显微镜零件、核反应堆附近的测量仪表零件等,使用的低热膨胀合金应当是非铁磁性的。使用的大部分低热膨胀合金是铁镍基,韧性高,切削过程不断屑,严重地降低车削速度,而且降低加工件的表面质量,因此不得不在合金中加入硒、钙、铅、硫等元素,从而出现了切削因瓦合金。切削因瓦合金中这些元素的总添加量不得超过0.25%,否则低热膨胀合金的热膨胀性能和延展性都受到很大影响。标准频率发生器和波长计等精密器件,既要求恒弹性又要求低热膨胀特性,有待于研究开发。

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