Interested Article - Инвар

Инва́р ( лат. invariabilis — неизменный) — сплав , состоящий из никеля (Ni, 36 %) и железа (Fe, остальное), и отличающийся уникально низким коэффициентом температурного расширения. Именуется как FeNi36, 64FeNi в США, российские аналоги маркируются по ГОСТ как 36Н. UNS K93600.

История

Первый из открытых инварных сплавов был найден швейцарским ученым Ш. Гийомом в 1896 году . В 1920 году он получил Нобелевскую премию по физике за открытие этого важного сплава для производства точных инструментов и приборов.

Физические свойства

Коэффициент теплового расширения сплавов железа/никель в зависимости от процентного содержания никеля. Ярко выраженный минимум при концентрации никеля 36 %.

Инвар имеет однофазную внутреннюю структуру. Плотность 8130 кг/м³, температура плавления 1425 °C. Сплав обладает малым температурным коэффициентом линейного расширения и практически не изменяет линейные размеры в интервале температур от −100 до +100 °C. Его коэффициент теплового расширения ~1,2⋅10 ⁻⁶ /°C в интервале температур от −20 до 100 °C . Очень чистый сплав (с содержанием кобальта менее 0,1 %) имеет ещё меньший коэффициент линейного расширения 0,62—0,65⋅10 ⁻⁶ /°C.

Природа свойств

Эффект исчезновения теплового расширения материала возникает в связи с тем, что магнитострикция компенсирует тепловое расширение .

Прецизионные сплавы

Разные прецизионные сплавы имеют различные характеристики:

32НК-ВИ ( англ. Inovco ) ( Ni — 33 %, Co — 4,5 %, Fe — остальное) в отожжённом состоянии имеет температурный коэффициент линейного расширения α не более 1,5⋅10 ⁻⁶ /°C (в диапазоне температур −60…+100 °C). Особо чистые сплавы имеют α до 0,55⋅10 ⁻⁶ /°C (в диапазоне +20…+100 °C) .
42Н ( англ. NILO , FeNi42), содержащий 42 % никеля имеет α ≈ 5,3⋅10 ⁻⁶ /°C, такой же, как и у кремния , что позволяет широко использовать его в электронике.
29НК ( англ. Kovar и англ. Dilver P ) ( Co 17 %, Ni 29 %, Fe — остальное) имеют температурный коэффициент линейного расширения как у боросиликатного стекла , поэтому применяется в оптических приборах, которые могут работать в широком диапазоне температур, например на космических спутниках .

Применение

Трёхметровая нивелирная рейка из инвара со сферическим индикатором уровня .

Используется в точном приборостроении для изготовления мерных проволок в геодезии , эталонов длины, деталей часовых механизмов ( балансиров хронометров , пружин ), деталей барографов и высотомеров , несущих конструкций лазеров и др. Применялся в трубе космического телескопа «Астрон» . Стоек к коррозии. Также применяется в лазерных проекторах для равномерного сужения и расширения DMD-чипов.

Примечания

↑ ГОСТ 10994-74. Сплавы прецизионные. Марки.
Стержень из инвара удлиняется лишь на одну миллионную долю своей длины при изменении температуры на 1 °C.
D. G. Rancourt and M.-Z. Dang. Relation between anomalous magneto-volume behaviour and magnetic frustration in Invar alloys (англ.) // Physical Review B : journal. — 1996. — Vol. 54 . — P. 12225—12231 . — doi : . — Bibcode : .
В том числе — тонких волосяных пружинок (волосков) при балансире в золотых часах (подверженных, в отличие от стальных/железных [часов], действию магнетизма); инвар — сплав, довольно слабо намагничивающийся, хотя в состав его и входит железо и никель.