FeNi42铁镍合金（百科）

什么是FeNi42？

FeNi42 是一种典型的定膨胀铁镍合金，也被称为42合金（因镍含量约为42%而得名）。在国际上，它更常见的名称是 Alloy 42 或 NILO 42。

从材料学分类上看，它属于精密合金中的膨胀合金。这类合金的核心特点是其热膨胀系数在一定的温度范围内具有特定且可控的数值。

基本成分：

铁： 余量

镍： 约 41%~42.5%

可能含有微量的锰、硅、碳等元素，但基本不含钴。

主要特性

FeNi42最核心、最重要的特性是其低热膨胀系数。

1. 低热膨胀系数

这是FeNi42所有特性中最关键的一点。在室温至约300°C的温度范围内，它的平均热膨胀系数非常低，通常在 ~4.5~5.5 × 10⁻⁶/°C 之间。

这意味着什么？ 这意味着当温度升高时，FeNi42的尺寸变化非常小。这个数值与硅、硼硅玻璃（如Pyrex）、氧化铝陶瓷等许多半导体和封装材料的热膨胀系数非常接近。

2. 良好的封接性能

正是由于其热膨胀系数与硅和多种玻璃、陶瓷匹配，FeNi42被广泛用于电子封装领域。

应用场景： 在半导体行业中，需要将硅芯片（或GaAs芯片）的电极通过金属引线连接到外部的管脚上。FeNi42常被用作封装壳、引线框架。在加热封装过程中，如果封装材料和芯片的热膨胀系数不匹配，冷却后会产生巨大的热应力，导致芯片开裂或封装失效。使用FeNi42可以最大限度地减少这种应力，确保封接的气密性和可靠性。

3. 常温下的力学性能

强度和硬度： 属于中等水平，高于纯铁和纯镍，但低于很多结构钢。它可以通过冷加工进行硬化。

塑性： 在退火状态下，它具有很好的延展性，易于进行冲压、弯曲、深拉等成型加工。

4. 磁性

FeNi42在居里温度（约360°C）以下具有铁磁性。然而，其磁性能（如磁导率、饱和磁化强度）远不如著名的高镍坡莫合金。因此，它通常不作为软磁材料使用，其应用主要基于其膨胀特性。

5. 居里温度

其居里温度约为360°C。在此温度之上，材料会从铁磁性转变为顺磁性，同时其热膨胀系数会发生显著变化（出现一个拐点）。这是设计和应用时需要考虑的一个重要参数。

6. 其他物理性能

导电性和导热性： 相对较低，与不锈钢相当。

密度： 约 8.1 g/cm³。

主要应用领域

基于以上特性，FeNi42的主要应用集中在需要控制热膨胀的精密场合：

电子封装与半导体：

引线框架： 特别是用于功率器件、光电子器件等。

封装壳体： 如晶体振荡器、微波器件、激光器的密封外壳。

与玻璃或陶瓷的密封： 用于制造电真空器件、继电器、连接器等。

精密仪器仪表：

用于制造测量仪器中的双金属片、标准尺、精密天平的臂杆等对热膨胀敏感的部件。

其他领域：

作为部分复合材料（如金刚石工具）的基体，利用其低膨胀特性来稳定尺寸。

与其他常见铁镍合金的简要对比

为了更好地理解FeNi42，可以将其与另外两种著名的铁镍合金进行比较：

特性/合金

FeNi42 (Alloy 42)

FeNi36 (Invar, 因瓦合金)

FeNi50 (高镍坡莫合金)

镍含量

~42%

~36%

~48%~50%

核心特性

定膨胀

超低膨胀

高磁导率，软磁

热膨胀系数 (×10⁻⁶/°C)

~4.5-5.5 (20-300°C)

~1.5 (20-100°C)

~9-10

主要应用

与硅、玻璃、陶瓷匹配封接

对尺寸稳定性要求极高的场合（如钟表摆轮、大地测量尺、LNG船储罐）

变压器铁芯、磁屏蔽、高频磁性元件

总结

FeNi42（42合金）是一种以镍含量约42%为特征的铁镍基膨胀合金。其最核心的特性是在常温至中温范围内具有较低且稳定的热膨胀系数，该系数与硅、玻璃和多种陶瓷良好匹配。因此，它主要被广泛应用于半导体、电子封装和电真空工业中，作为引线框架、封装外壳等关键材料，以实现可靠的气密封接并防止因热失配而产生的应力破坏。