Alloy 72（Ni72Cr28）高膨脹合金詳解

Alloy 72（又稱 Ni72Cr28或 UNS N06072）是一種 鎳鉻基高膨脹合金，以其極高的熱膨脹系數（CTE）和優異的耐高溫氧化性著稱，廣泛應用于需要精確熱匹配的密封、電真空及熱敏元件領域。

1. 基本特性

化學成分（wt.%）

• 鎳（Ni）：提供高延展性和熱穩定性。

• 鉻（Cr）：賦予抗氧化和耐腐蝕能力。

物理性能

• 密度：8.1 g/cm3

• 熔點：~1400°C

• 電阻率：1.08 μΩ·m（20°C）

• 熱導率：12.5 W/(m·K)（20°C）

2. 核心優勢：高膨脹特性

Alloy 72 的 平均熱膨脹系數（CTE）在 20-500°C范圍內高達 ~18.0×10??/°C，顯著高于普通不銹鋼（如304的 ~17.3×10??/°C）和鎳基合金（如Invar 36的 ~1.3×10??/°C）。

CTE對比（20-500°C）

應用意義：

• 與玻璃、陶瓷等材料的熱膨脹匹配，避免熱應力開裂（如電真空密封）。

• 用于熱雙金屬片驅動元件，實現溫度敏感控制。

3. 力學性能

高溫性能：

• 在 800°C以下保持穩定膨脹特性，抗氧化性優于普通不銹鋼。

4. 典型應用

1. 電真空器件

   • 與硼硅玻璃（如Pyrex）封接，用于電子管、激光器、X射線管。

2. 熱敏元件

   • 熱雙金屬片、溫控開關、斷路器。

3. 工業密封

   • 高溫爐門密封、熱交換器補償環。

4. 半導體設備

   • 晶圓加工中的熱膨脹匹配部件。

5. 加工與熱處理

• 冷加工：可通過軋制、拉拔提高強度，但需控制變形量（避免開裂）。

• 退火：推薦 800-1000°C × 1h，快速冷卻（消除應力，恢復塑性）。

• 焊接：適用TIG、激光焊，需使用匹配焊絲（如ERNiCr-3）。

6. 對比其他膨脹合金

選型建議：

• 需 高CTE + 耐高溫→ Alloy 72

• 需 超低膨脹→ Invar 36

• 需 與硅/硼玻璃封接→ Kovar

7. 局限性

• 成本較高（因高鎳含量）。

• 不適用于極低溫環境（低溫下CTE變化顯著）。

總結

Alloy 72是解決 高溫高膨脹匹配需求的理想材料，尤其適合 電真空密封、熱敏元件等場景。其 CTE高于不銹鋼且 抗氧化性優異，填補了傳統膨脹合金的性能空白。

推薦替代方案：

• 若需 更低成本且CTE要求稍低 → 304不銹鋼

• 若需 更高溫度強度→ Haynes 230（鎳鉻鎢合金）