低膨胀合金编辑

材料

低膨胀合金

低膨胀合金是1896年法国物理学家C.E.Guialme发现的一种合金。这种合金在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，出现所谓反常热膨胀现象（负反常），从而可以在室温附近很宽的温度范围内，获得很小的甚至接近零的膨胀系数，这种合金，称为低膨胀合金。这种合金的组成是64%的Fe和36%的Ni，呈面心立方结构，其牌号为4J36，它的中文名字叫殷钢，英文名字叫因瓦合金（invar），意思是体积不变又名不膨胀钢。

在因瓦合金问世的一百多年以来，取其低膨胀系数低这一特征的应用领域迅速扩大，用因瓦合金制造的精密仪器仪表、标准钟的摆杆、摆轮及钟表的游丝成为早期最重要的产品，在上世纪20年代用因瓦合金代替铂用作于玻璃封接的引丝，大大的降低了成本；到了五、六十年代，因瓦合金的用途继续扩大，主要用于无线电电子管、恒温器中作控温用的热双金属片、长度标尺、大地测量基线尺等；到了八九十年代，广泛用于微波技术、液态气体储容器、彩电的阴罩钢带、架空输电线芯材、湝振腔、激光准直仪腔体、三步重复光刻相机基板等。进入21世纪之后，随着航天技术的飞速发展，新的应用还包括用在航天遥感器、精密激光、光学测量系统和波导管中作结构件、显微镜、天文望远镜中巨大透镜的支撑系统和需要安装透镜的各种各样科学仪器中。

总之，随着因瓦合金不断应用于人造卫星、激光、环形激光陀螺仪和其他先进的高科技产品，有力地表明这些古老的材料正在帮助现代科学向更高水平迈进。

性能

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1．膨胀系数小

因瓦合金也叫不胀钢，其平均膨胀系数一般为1.5×10-6℃，含镍在36%是达到0.877×10-6℃，且在室温－80℃~100℃时均不发生变化。

2．强度、硬度不高

因瓦合金含碳量小于0.05%，硬度和强度不高，抗拉强度在517Mpa左右，屈服强度在276Mpa左右，维氏硬度在160左右，一般可以通过冷变形来提高强度，在强度提高的同时仍具有良好的塑性。

3．导热系数低

因瓦合金的导热系数为0.026～0.032cal/cm·sec·℃ ，仅为45钢导热系数的1/3-1/4。

4．塑性、韧性高

因瓦合金的延伸率和断面收缩率以及冲击韧性都很高，延伸率 δ= 25-35%，冲击韧性αK=18-33公斤米/厘米2。

5．其它性能

类别

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合金	α /(10－6 ℃-1)	TC或TN /℃	备注
Fe-36Ni	≤1.8	232	因瓦合金
Fe-32Ni-4Co	≤1.0	230	超因瓦合金
Fe-52Co-11Cr	≤1.0	117	不锈因瓦合金
Fe-36Ni-0.2Se	≤1.5	-	易切削低膨胀合金
Fe-33Ni-7.5Co	≤2.0	-	高温低膨胀合金(20~300℃)
Fe-25Pt	-30	80	铁-铂合金
Fe-35Pd	0.0	340	铁-钯合金
Fe-(28~32)Ni-(5.5~10)Pd	0.5	300	铁-镍-钯合金(20~200℃)
Pd-35.5Mn	1.5	-	锰-钯合金
Fe-94Cr-0.5Mn	约0.0	约50 (TN)	无磁因瓦合金

加工性能

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由于因瓦合金含镍较高，提高了钢的淬透性和可淬性，提高了钢的耐气性，耐蚀性和耐磨性。通过因瓦合金的化学成分、金相组织及机械、物理性能分析可知，因瓦合金的切削加工性与奥氏体不锈钢类似，但比奥氏体不锈钢还要难加工，故因瓦合金在加工中主要具有切削力大、切削温度高、刀具磨损快等特点，因而因瓦合金在加工过程中，出现软、粘和很大的塑性，切屑不易折断，增加了切屑和前到面的摩擦，加剧了刀具的磨损，这样不仅降低了刀具的耐用度，而且降低了工件的加工精度，因而在加工因瓦合金加工时，必须采用高性能的硬质合金涂层刀具和新的加工方法，才能使切削加工顺利进行，只要方法得当，就可使难加工的因瓦合金变得很容易加工。

用途

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低膨胀合金大都应用于在一定的环境温度要求尺寸近似恒定的元器件中。主要有：(1)精密仪器仪表，光学仪器中的元件，如精密天平的臂，标准件的摆杆，摆轮，钟表的外补偿等；(2)长度标尺。大地测量基线尺；(3)各种谐振腔，微波通讯的波导管，标准频率发生器等；(4)标准电容器的叶片和支承杆等；(5)液态天然气，液态氢，液态氧等的储蓄罐和运输管道；(6)热双金属片的被动层；(7)高分辨率阴极射线管(显象管)中的阴罩；(8)宇航工业复合材料零件的模子；(9)用于人造卫星，激光，环形激光陀螺仪及其他先进的高科技产品。

低膨胀合金

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