Unipsan 36铁镍合金带材百科详解

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）。

注：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

物理特性

密度：8.1~8.2 g/cm³（略低于纯铁）；

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

居里点：约280℃（磁性转变温度）；

电阻率：0.75~0.85 μΩ·m（中等导电性）；

热导率：10~12 W/(m·K)（适用于隔热设计）。

机械性能（以退火态为例）

抗拉强度（Rm）：450~550 MPa；

屈服强度（Rp0.2）：240~320 MPa；

延伸率（A）：30%~40%；

硬度：HB 140~180（冷轧后可达HB 220以上）。

四、材料特性与核心优势

超低热膨胀性

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。

高尺寸精度与稳定性

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。

环境适应性

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。

加工兼容性

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

航空航天与卫星技术

卫星蜂窝结构面板、深空探测器光学基板；

航天器惯性导航系统陀螺仪框架。

半导体与光电子

极紫外（EUV）光刻机掩模台、晶圆传输机械臂；

光纤布拉格光栅（FBG）封装基底。

精密仪器与测量设备

原子钟谐振腔、扫描电镜样品台；

高精度计量标准尺、地震仪传感器。

能源与新兴科技

液氢储罐隔热层支撑结构；

量子计算机超导磁体固定支架。

六、加工与热处理工艺

带材成型工艺

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；

中间退火：830~880℃氢气保护退火，消除应力并细化晶粒。

热处理与表面处理

去应力退火：300~400℃保温1~2小时，减少后续加工变形；

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。