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Unipsan 36铁镍合金带材百科详解

发布:sonhooalloy 浏览:1320次

Unipsan 36铁镍合金带材百科详解


一、材料概述

Unipsan 36铁镍合金是一种以铁(Fe)和镍(Ni)为基体的低膨胀精密合金,其命名源自特定厂商或行业标准(“Unipsan”可能为品牌代号,“36”表示镍含量约36%)。该合金属于**因瓦合金(Invar)**家族,以极低的热膨胀系数为核心特征,在宽温域内(-80℃至+200℃)几乎不发生尺寸变化,被誉为“热膨胀的隐形守护者”。其广泛应用于精密光学仪器、航空航天结构、半导体封装等对尺寸稳定性要求严苛的领域。


二、化学成分与标准

Unipsan 36的典型化学成分如下(质量百分比):

  • 镍(Ni):35.0%~37.0%(调控热膨胀行为的核心元素);

  • 铁(Fe):余量(约60%~63%);

  • 碳(C):≤0.05%(控制晶界脆性);

  • 锰(Mn):0.2%~0.6%(改善加工性能与脱氧);

  • 硅(Si)、硫(S)、磷(P):总量≤0.3%(严格控制杂质含量)。

:该牌号可能对应国际通用牌号Invar 36(ASTM F1684)或中国国标4J36(GB/T 15018),具体性能需以厂商技术文档为准。


三、物理与机械性能

  1. 物理特性

  2. 密度:8.1~8.2 g/cm³(略低于纯铁);

  3. 热膨胀系数(20~100℃):1.2~1.8×10⁻⁶/℃(接近陶瓷氧化铝);

  4. 居里点:约280℃(磁性转变温度);

  5. 电阻率:0.75~0.85 μΩ·m(中等导电性);

  6. 热导率:10~12 W/(m·K)(适用于隔热设计)。

  7. 机械性能(以退火态为例)

  8. 抗拉强度(Rm):450~550 MPa;

  9. 屈服强度(Rp0.2):240~320 MPa;

  10. 延伸率(A):30%~40%;

  11. 硬度:HB 140~180(冷轧后可达HB 220以上)。


四、材料特性与核心优势

  1. 超低热膨胀性

  2. 在常温至200℃范围内热膨胀系数接近零,确保精密部件在温度波动下的尺寸稳定性,如卫星天线支架、激光谐振腔。

  3. 高尺寸精度与稳定性

  4. 长期使用无蠕变松弛,适合制造光学镜框、光刻机掩模台等高精度设备。

  5. 环境适应性

  6. 在真空、低温(-196℃)及潮湿环境中性能稳定,无析气或氧化失效风险。

  7. 加工兼容性

  8. 带材可冷轧至0.03mm超薄厚度,支持冲压、蚀刻、焊接(激光焊/电子束焊)等精密加工。


五、典型应用领域

  1. 航空航天与卫星技术

  2. 卫星蜂窝结构面板、深空探测器光学基板;

  3. 航天器惯性导航系统陀螺仪框架。

  4. 半导体与光电子

  5. 极紫外(EUV)光刻机掩模台、晶圆传输机械臂;

  6. 光纤布拉格光栅(FBG)封装基底。

  7. 精密仪器与测量设备

  8. 原子钟谐振腔、扫描电镜样品台;

  9. 高精度计量标准尺、地震仪传感器。

  10. 能源与新兴科技

  11. 液氢储罐隔热层支撑结构;

  12. 量子计算机超导磁体固定支架。


六、加工与热处理工艺

  1. 带材成型工艺

  2. 冷轧工艺:多道次轧制控制厚度,单次变形量≤15%,避免边缘开裂;

  3. 中间退火:830~880℃氢气保护退火,消除应力并细化晶粒。

  4. 热处理与表面处理

  5. 去应力退火:300~400℃保温1~2小时,减少后续加工变形;

  6. 表面钝化:化学镀镍或铬酸盐处理,提升耐蚀性及钎焊性能。


七、市场与选型建议

  • 价格范围:约500~800元/公斤(受镍价及加工精度影响);

  • 替代材料

    • 若需更低成本,可选4J42(膨胀系数略高,但价格低30%);

    • 若需更高强度,可选4J32(含钴强化,但热稳定性稍逊)。

  • 采购要点

    • 要求提供低温(-60℃)至高温(200℃)膨胀系数检测曲线;

    • 验证带材平整度(如1m长度内翘曲≤0.1mm)。


八、常见问题解答

Q1:Unipsan 36与普通不锈钢相比有何优势?
A1:不锈钢(如304)热膨胀系数高达17×10⁻⁶/℃,远超Unipsan 36的1.5×10⁻⁶/℃,后者在温度变化时尺寸几乎不变,适合精密场景。

Q2:该合金为何在焊接后需特殊处理?
A2:焊接热影响区可能引发局部膨胀系数变化,需通过去应力退火(250~300℃)恢复均一性。


九、总结

Unipsan 36铁镍合金带材凭借其近乎“零膨胀”的魔法特性,成为高精尖科技领域的隐形支柱。从深空探测到纳米光刻,从量子计算到超低温工程,它默默守护着人类科技的尺寸边界。随着精密制造与极端环境需求的升级,该材料将继续引领尖端装备的性能突破。



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