Invar 36：让精密设备“无视”温度变化的隐形守护

Invar 36 概述

Invar 36（UNS K93600）是一种 铁-镍低膨胀合金，通过镍含量（约36%）的精确控制，在 -250°C 至 +200°C 范围内表现出极低的热膨胀系数（CTE）。其核心特性是 “热膨胀趋近于零”，专为精密仪器、航空航天及低温工程中需要尺寸稳定性的场景设计，被誉为“热膨胀控制的黄金材料”。

关键特性

1. 超低热膨胀性

   • 常温至 200°C 的平均热膨胀系数：1.6×10⁻⁶/°C（远低于普通钢材的 11-15×10⁻⁶/°C）。

   • 在低温（-250°C）下仍保持低膨胀特性。

2. 机械性能

   • 中等强度与良好加工性（退火态，常温）：

     • 抗拉强度：≥ 450 MPa

     • 屈服强度：≥ 240 MPa

     • 延伸率：≥ 30%

3. 物理特性

   • 无磁性（在居里温度 280°C 以下）。

   • 导热性低，热导率（20°C）：10.5 W/m·K。

化学成分（典型值，wt%）

物理性能

典型应用领域

• 精密仪器：光学镜架、激光谐振腔、钟表游丝。

• 航空航天：卫星天线支架、惯性导航系统框架、低温燃料储罐。

• 能源工业：液化天然气（LNG）管道、超导磁体支撑结构。

• 电子制造：半导体封装模具、光刻机精密部件。

• 科研设备：高精度测量仪器、低温恒温器。

加工与热处理

1. 热加工

   • 推荐温度：800-1150°C，加工后需缓慢冷却（炉冷或空冷）。

   • 避免在 500-750°C 区间停留，防止脆性相析出。

2. 冷加工

   • 需中间退火（830-885°C）以消除加工硬化。

3. 退火处理

   • 退火温度：830-885°C，保温 1-2 小时后空冷。

4. 焊接

   • 适用方法：TIG、电子束焊、电阻焊。

   • 焊材选择：匹配低膨胀合金焊丝（如 ERNiFe-36）。

注意事项

• 温度限制：长期使用温度不超过 200°C，高温下热膨胀系数会显著升高。

• 磁性变化：超过居里温度（280°C）后变为磁性材料，需避免对无磁性要求的场景。

• 加工环境：防止硫、铅污染，避免高温脆裂。

与同类材料对比

• VS Kovar（铁镍钴合金）：

  • Invar 36 热膨胀系数更低，但 Kovar 更匹配玻璃/陶瓷的膨胀系数（用于电子封装）。

• VS 不锈钢（如304L）：

  • 热膨胀系数仅为不锈钢的 1/7，但耐腐蚀性较弱，需表面处理。