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不變ふへん鋼こう

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因いん瓦かわら合金ごうきん的てき样本

不變ふへん鋼こう（又また稱たたえ恆つね範はん鋼こう、因いん瓦かわら合金ごうきん、殷いん瓦かわら钢（Invar），这一名称めいしょう来き自じinvariable一いち词，是ぜ安やす賽さい樂らく米まい塔とう爾なんじ所有しょゆう的てき注ちゅう册さつ商しょう标[1]，来らい源みなもと于其在ざい温度おんど变化时膨胀和收おさむ缩很小しょう的てき特性とくせい[2]）或ある称しょうFeNi36或ある64FeNi。

这是一いち種しゅ鎳鋼合金ごうきん，是ぜ含鎳元素げんそ量りょう36%的てき特殊とくしゅ鋼こう，由ゆかり於其膨脹ぼうちょう係數けいすう極小きょくしょう，在ざい极低温度おんど到いた超ちょう过室温しつおん的てき温度おんど范围内ない都と能のう保持ほじ固定こてい长度（这种特性とくせい也被称しょう为因いん瓦かわら效こう应），適合てきごう做測量そくりょう元もと件けん，更さら是ぜ製造せいぞう液化えきか天然てんねん氣き載の運うん船せん的てき重要じゅうよう原料げんりょう。

因いん瓦かわら合金ごうきん是ぜ瑞みず士し科學かがく家か夏なつ爾なんじ·紀き堯姆在ざい1896年ねん發明はつめい，他た也因此獲得かくとく了りょう1920年ねん的てき諾だく貝かい爾なんじ物理ぶつり學がく獎[3]。

性せい质

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鎳鋼合金ごうきん中ちゅう鎳含量りょう和わ熱ねつ膨脹ぼうちょう係數けいすう的てき關係かんけい，當とう鎳含量りょう36%時どき會かい有ゆう最低さいてい的てき膨脹ぼうちょう係數けいすう。

与あずか其他铁镍合金ごうきん一いち样，不ふ变钢也是一いち种固溶体こようたい，也就是ぜ说，它是一いち种单相合そうごう金きん。在ざい商しょう业版本中ほんなか，它由大だい约36%的てき镍和64%的てき铁组成なり。1961年ねん，西屋にしや电气材料ざいりょう实验室しつ的てき科学かがく家か将はた这一いち合ごう金きん描述为“含30-45原子げんし百分比ひゃくぶんひ镍”[4]。

常つね见的不ふ变钢的てき热膨胀系数すう（表示ひょうじ为αあるふぁ，在ざい20°C和わ100°C之の间测量りょう）约为1.2×10−6 K-1（1.2 ppm/°C），而普通どおり钢的这个值约为11-15 ppm/°C。超ちょう纯等级（<0.1% Co）可か以产生せい低てい至いたり0.62-0.65 ppm/°C的てき热膨胀系数すう，而一些特殊配方可以达成负热膨胀系数。虽然它在温度おんど范围内表うちおもて现出很高的てき尺寸しゃくすん稳定性せい，但ただし它确实有蠕变的てき倾向[5][6]。

因いん瓦かわら效こう应

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不變ふへん鋼こう在ざい室温しつおん以上いじょう的てき环境下か不ふ膨胀，是ぜ由よし于合金ごうきん里さと的てき铁原子げんし半径はんけい小しょう，处于不ふ稳定状じょう态的低てい自じ旋的铁原子げんし密度みつど随ずい温度おんど上じょう升ます而增加ぞうか，从而导致原子はらこ收おさむ缩；而另一いち方面ほうめん温度おんど升ます高だか使し原子げんし的てき热振动趋于剧烈れつ，原子げんし间的距离加か大だい，以避免めん原子げんし之の间的碰撞。这两种效果こうか在ざい不變ふへん鋼こう中ちゅう相互そうご抵消，因いん此形成因せいいん瓦かわら效こう应[7] 。而低温ていおん环境下か的てき因いん瓦かわら效こう应则主要しゅよう是ぜ由よし于量子りょうし波は动引起的てき[8] 。

相關そうかん條目じょうもく

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参考さんこう文献ぶんけん

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  1. ^ US Trademark #63970
  2. ^ Davis, Joseph R. Alloying: Understanding the Basics. ASM International. 2001: 587–589. ISBN 0-87170-744-6. 
  3. ^ The Nobel Prize in Physics 1920. nobelprize.org. The Nobel Foundation. [20 March 2011]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2012-05-29）. The Nobel Prize in Physics 1920 was awarded to Charles Edouard Guillaume "in recognition of the service he has rendered to precision measurements in Physics by his discovery of anomalies in nickel steel alloys". 
  4. ^ Ananthanarayanan, N. I.; Peavler, R. J. A New Reversible Solid-State Transformation in Iron–Nickel Alloys in the Invar Range of Compositions. Nature. 1961-12, 192 (4806) [2024-01-04]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/192962a0. （原始げんし内容ないよう存そん档于2024-06-03） （英えい语）. 
  5. ^ Myslowicki, Thomas; Crumbach, Mischa; Mattissen, Dorothea; Bleck, Wolfgang. Short time creep behaviour of Invar steel. Steel Research. August 2002, 73 (8): 332–339 [2024-01-04]. doi:10.1002/srin.200200218. （原始げんし内容ないよう存そん档于2023-06-29） （英えい语）. 
  6. ^ Thackar, Romin A.; Trivedi, Snehal V. An Overview of Dimensional Stability of Invar 36 Material for Space Based Optical Mounting Applications (PDF). International Conference on Ideas, Impact and Innovation in Mechanical Engineering (ICIIIME 2017). June 2017, 5 (6): 147 [2024-01-04]. （原始げんし内容ないよう存そん档 (PDF)于2024-03-07）. 
  7. ^ 研究けんきゅう揭开因いん瓦かわら合金ごうきん低温ていおん不ふ膨胀之の谜. 科学かがく网. 2011-08-06 [2011-08-08]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2019-05-10）. 
  8. ^ Yokoyama, Toshihiko; Eguchi, Keitaro. Anharmonicity and Quantum Effects in Thermal Expansion of an Invar Alloy. Physical Review Letters. NaN-NaN-NaN, 107 (6). doi:10.1103/PhysRevLett.107.065901. 
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