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.[1] UNS K93600.
| Инвар | |
|---|---|
 серебристо-серый с металлическим блеском | |
| Химический состав | |
| Тип сплава | |
| Однофазный инварный, нержавеющий сплав на основе железа. Прецизионный сплав. | |
| Физические свойства | |
| Плотность | 8130 кг/м³ |
| Температура плавления | 1425 °C |
| Диапазон рабочих температур | от −100 до +100 °C |
| Коррозионная стойкость | высокая |
| Маркировка | |
| FeNi36 | |
| Аналоги | |
| Ковар, Элинвар | |
| Применение | |
| точные измерительные приборы | |
| Торговые марки | |
| Invar™ | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
История править
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 править
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[2]. Очень чистый сплав (с содержанием кобальта менее 0,1 %) имеет ещё меньший коэффициент линейного расширения 0,62—0,65⋅10−6/°C.
Природа свойств править
Эффект исчезновения теплового расширения материала возникает в связи с тем, что магнитострикция компенсирует тепловое расширение[3].
Прецизионные сплавы править
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)[1].
- 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 править
Используется в точном приборостроении для изготовления мерных проволок в геодезии, эталонов длины, деталей часовых механизмов (балансиров хронометров, пружин[4]), 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 править
- ↑ 1 2 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:10.1103/PhysRevB.54.12225. — .
- ↑ 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.