invar(因瓦合金)介绍

精品文档 1欢迎下载 1 1 InvarInvar 目录 1 发现历史 2 Invar 的命名 3 invar 的特性 4 invar 的发展及应用前景 因室温附近长度几乎不变 命名为因瓦合金 Invar 为 Invariability 的缩 写 中文名 因瓦合金 也可简称为 Invar 即含有 35 4 镍的铁合金 中国 牌号 4J36 等 常温下具有很低的热膨胀系数 20 20 之间 其平均值约 1 6 10 6 号称金属之王金属之王 是精密仪器设备不可或缺的结构材料 1 1 1 1 InvarInvar 发现历史发现历史 1896 年 瑞士籍法国物理学家 纪尧姆 C E Guialme 发现该成分的合 金具有的这一特性 在常温下 80 230 内表现出很小的热膨胀系数 Guilaume 由于该发现也荣获 1920 年的诺贝尔奖 这是继德国物理学家 伦琴 Wilhelm Conrad Roentgen 之后第二个获此殊荣的物理学家 也是冶金专业 第一个获此殊荣的科学家 1 2 1 2 InvarInvar InvarInvar 的命名的命名 因为不同语言之间差异等原因 Invar 的命名众多 但是比较常用的名称 分类如下 1 美 英 Invariable Alloy 另外还有 Invar36 Invar35 Ni36Fe Fe Ni36 NiInvar Unispan36 Ni1036 等 2 日 不变钢 3 德 Vacodil36 另外还有 Ni1036 等 4 汉 低膨胀合金 另外还有因瓦合金 殷钢 因钢 不胀钢 铟钢 因 瓦 4J36 无膨胀合金等 目前通行的比较规范的写法是 Invar 和因瓦 精品文档 2欢迎下载 1 3 1 3 InvarInvar invarinvar 的特性的特性 1 热膨胀系数小 常温下平均膨胀系数 1 6 10 6 且在室温 80 230 时比较稳定 2 强度 硬度不高 抗拉强度在 590Mpa 左右 屈服强度在 410Mpa 左右 布氏硬度在 141HBS 左右 3 导热系数低 为 10W m K 仅为 45 钢导热系数的 1 4 左右 45 号钢 的导热系数为 45 W m K 4 塑性 韧性 延伸率 断面收缩率以及冲击韧性都很高 延伸率 30 45 收缩率 50 70 冲击韧性 K 130 310 J cm2 Invar 不能热处理强化 其特性与奥氏体不锈钢类似 但比奥氏体不锈钢 还要难加工 切削加工中主要表现为切削力大 切削温度高 在加工过程中 还具有软 粘特性和很大的塑性 不易断屑 加剧刀具的磨损 降低工件的加 工精度 因而必须采用高性能刀具 1 4 1 4 InvarInvar invarinvar 的发展及应用前景的发展及应用前景 Invar 的发现引起了各国科学家的重视 使得 Invar 无论是从种类还是 从性能和应用上都得到了极大的提高 其发展历程 1 1927 年日本增本量研制出 Fe Ni Co 系 Superinvar 2 1931 年增本量又研制了 Fe Ni Cr 系 不锈 Invar 3 1937 年德国 A Kussmann 发现了 Fe Pt 和 Fe Pd 冶金系 Invar 4 1964 年 Invar 开始按照工业标准批量生产 成为商用合金材料 5 20 世纪 70 年代 美国 Inco 公司研制出 Incoloy903 合金 使低膨胀合 金进入了高温应用领域 6 80 年代末期 在 Invar 系列合金的基础上形成了现代低膨胀超合金系 列 作为低膨胀合金 都要求组织稳定性 FeNi36 型 Invar 在接近 273 时也 能保持稳定的奥氏体状态 因而获得最广泛的应用 其应用领域的扩大同样经 历了比较长的过程 1 早期主要用于制造精密仪器仪表 标准钟的摆杆 摆轮及钟表的游丝 2 在 1920 年代用 Invar 代替铂用作于玻璃封接的引丝 显著降低了成本 3 到了 1950 1960 年代 主要用于电子管 控温用的热双金属片 长度标 尺 大地测量基线尺等 4 到了 1980 1990 年代 广泛用于微波技术 液化气容器 彩电的荫罩 架空电缆芯材 谐振腔 激光准直仪腔体 光刻机主基板等 5 进入 21 世纪之后 随着航天技术的飞速发展 其应用拓展到航天遥感 精品文档 3欢迎下载 器 精密激光设备 光学测量系统和波导管结构件 各种显微镜 天文望远镜 中大型透镜的支撑系统以及需要安装透镜的各类科学仪器 2 2 因瓦合金因瓦合金 目录 1 基本信息 1 1 定义 1 2 俗名 1 3 发现者 2 基本性质 2 1 膨胀系数小 2 2 强度 硬度不高 2 3 导热系数低 2 4 塑性 韧性高 3 特性 3 1 物理特性 3 2 化学特性 4 生产应用 4 1 工业应用 4 2 制造应用 因瓦合金是 FeNi36 的一种铁镍合金 因为它的热膨胀系数小而出名 它应 用在要求线度稳定性高的地方 如精密仪表等 因瓦合金由瑞士科学家查尔 斯 爱德华 纪尧姆于 1896 年发现 由于因瓦合金能改善仪表的性能 为此 纪 尧姆荣获 1920 年诺贝尔物理奖 2 1 2 1 因瓦合金因瓦合金 基本信息基本信息 定义定义 因瓦合金 invar 也称为殷钢 改名字原为一商标名 是一种镍铁合金 其成分为镍 36 铁 63 8 碳 0 2 它的热膨胀系数极低 能在很宽的温度 范围内保持固定长度 俗名俗名 因瓦合金 也叫做 不变钢 中文俗称 殷钢 是一种镍钢合金 是含镍 36 的特殊钢 由于其膨胀系数极小 适合做测量元件 因瓦是法语 Invar 的音译 发现者发现者 1896 年由瑞士物理学家夏尔 爱德华 纪尧姆 C E Guillaume 首先 发现 2 2 2 2 因瓦合金因瓦合金 基本性质基本性质 因瓦合金属于铁基高镍合金 通常含有 32 36 的镍 还含有少量的 S P C 等元素 其余为 60 左右的 Fe 由于镍为扩大奥氏体元素 故高镍使 奥氏体转为马氏体的相变降至室温以下 100 120 因而经退火后 因 精品文档 4欢迎下载 瓦合金在室温及室温以下一定温度范围内 均具有面心晶格结构的奥氏体组织 也 是镍溶于 Fe 中形成的固溶体 因而因瓦合金具有以下性能 膨胀系数小膨胀系数小 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 1 8 10 8 且在室温 80 100 时均不发生变化 强度 硬度不高强度 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 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 导热系数低导热系数低 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 塑性 韧性高塑性 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 25 35 冲击韧性 K 18 33 公斤 米 厘米 2 3 2 3 因瓦合金因瓦合金 特性特性 物理特性物理特性 绝大多数的金属和合金都是在受热时体积膨胀 冷却时体积收缩 但因瓦 合金由于它的铁磁性 在一定的温度范围内 具有因瓦效应的反常热膨胀 其 膨胀系数极低 有时甚至为零或负值 化学特性化学特性 1896 年瑞士瑞士科学家学家纪尧姆发现了一种奇妙的合金 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 这种合金的组成是 64 的 Fe 和 36 的 Ni 呈面心里方结构 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 这个卓 越的合金对科学进步的贡献如此之大 致使其发现者 瑞士物理学家纪尧姆 为此获得 1920 年的诺贝尔物理学奖 在历史上他是第一位也是唯一的科学家因 一项冶金学成果而获此殊荣 2 4 2 4 因瓦合金因瓦合金 生产应生产应 工业应用工业应用 主要适用于电器元件与硬玻璃 软玻璃 陶瓷匹配封接的玻封合金 属于 低膨胀合金 其状态有硬态和软态两种 4J36 Invar 36 K93600 1 3912 因 瓦合金 玻封合金在 60 度 80 度 大气温度变化内有较低的膨胀系数和良好的 可塑性 用于制作在气温变化范围内尺寸近于恒定的元件 广泛用于无线电 精品文档 5欢迎下载 精密仪表 仪器和其他行业 4J36 Invar 36 K93600 1 3912 因瓦合金 玻封 合金用来制作标准量具 微波谐振腔 双金属片被动层等 制造应用制造应用 因瓦 合金在室温附近的平均 热膨胀系数低于 10 6 1 主要用来制造标 准尺 测温计 测距仪 钟表摆轮 块规 微波设备的谐振腔 重力仪构件 热双金属组元材料 光学仪器零件等 熔融法制造 3 3 因瓦合金的特性因瓦合金的特性 来源于 中国钢铁百科 原料知识 合金 因瓦合金因瓦合金 invar alloy 含镍 36 的铁基低热膨胀合金 在 50 100 范围的平均线膨胀系数低于 1 5 10 6 是电子工业和精密仪表工业用量较多的重要材料 1 简史 法国人纪尧姆 C E Guillaume 为寻找标准尺材料铂铱合金的代用品 在 1896 年发明了 FeNi36 合金 室温附近的平均线膨胀系数低于 1 5 10 6 约为普通钢的 1 10 因室温附近长度几乎不变 命名为因瓦合金 Invar 为 Invariability 的缩写 2 特性 因瓦合金为单相奥氏体 甚至在 196 仍不出现马氏体相变 熔点为 1450 居里温度约为 230 因瓦合金的平均线膨胀系数及物理 力学性能 列于表 1 和表 2 中 3 性能影响因素 影响因瓦合金线膨胀系数和尺寸稳定性的最主要因素 首先是化学成分和 气体夹杂物 其次是由冷变形 切削加工以及高温加热后的冷却速度等工艺因 素引起的内应力 能明显提高线膨胀系数的因素是碳和硼的含量 其次是铝 硅 锰 钼 铬等元素 氧 氮等气体和非金属夹杂物也使合金的线膨胀系数 精品文档 6欢迎下载 升高 因瓦合金中的碳在使用过程中缓慢析出 导致长度发生变化 因此优质 因瓦合金应当是超低碳和超纯的材料 为了降低和稳定因瓦合金的线膨胀系数 采用三重热处理工艺 1 加热到 830 保温 0 5h 水冷 2 加