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3.3高硼硅玻璃/Fe-Ni-Co合金熔封件是太阳能真空集热管重要部件之一,两者从室温到560℃范围内热膨胀系数相差10%以内才能满足安全匹配封接要求。然而3.3高硼硅玻璃膨胀系数α20C-560C=(3.0-3.6)×10-6/℃,而Fe-Ni-Co合金α20C-560c多在5.0×10-6/℃以上,目前只能通过多级玻璃过渡方式完成封接,安全性和寿命较差。因此掌握合金元素对Fe-Ni-Co合金热膨胀性能的影响规律,对进一步研发膨胀系数满足匹配封接的Fe-Ni-Co合金意义重大本文主要研究了(Ni+Co)含量对Fe-Ni-Co合金热膨胀性能的影响,并在优化选择(2.0-3.0)×10-6/℃热膨胀系数的Fe-32wt.%Ni-4wt.%Co合金基础上,通过Cu、Yb、Ce、B元素合金化,力图在不显著改变Fe-32wt.%Ni-4wt.%Co合金热膨胀系数前提下,提高合金的居里转变温度来满足封接要求,最后利用磁性变化分析了Mn对Fe-32wt.%Ni-4wt.%Co合金热膨胀性能的影响机理,主要结论如下:(1)Fe-Ni-Co合金(28.74%<Ni+Co wt%<48.7%)随着(Ni+Co)含量增加,合金物相逐渐由BCC相(体心立方FeNiCo固溶体)转变为FCC+BCC混合相,并最终转变为FCC单相(面心立方FeNiCo固溶体);Ni+Co含量不大于40.47%的合金在高温处(500℃)发生相变,导致热膨胀曲线在500℃处出现拐点。(2)Fe-Ni-Co合金Ni+Co含量大于35.93%时,合金居里温度随Ni+Co含量逐渐增大,由350℃增大到470℃;随着Ni+Co含量增加,热膨胀系数先减小后增大,在Ni+Co含量为42.47%时,合金的热膨胀系数最小。(3)Cu、Mn能够稳定Fe-32wt.%Ni-4wt.%Co合金的FCC相(面心立方FeNiCo固溶体),B的添加会在合金中引入第三相化合物(FeNiCo)2B,加B后合金由FCC相和(FeNiCo)2B化合物组成;添加Yb,合金仍然为FCC+BCC两相;Ce促使合金转变为BCC单相(体心立方FeNiCo固溶体)。(4)B和Cu能够提高Fe-32wt.%Ni-4wt.%Co合金的居里温度,其中加入4%B对居里温度提高得最多,提高了146℃,而Mn、Yb、Ce均降低合金居里温度,降低最多的是6%Mn,降低了93℃;所有元素按照B>Mn>Ce>Yb>Cu顺序增大合金热膨胀系数。优化得到(Fe-32wt.%Ni-4wt.%Co)-4wt.%Cu合金,热膨胀系数为α(RT-Rc)=3.87×10-6/Tc=259℃。(5)合金内部磁场分布结果表明,Fe-32wt.%Ni-4wt.%Co合金中添加适量的Mn元素后,合金中的中高自旋Fe原子数量减少,进而升温过程中高自旋Fe原子向低自旋原子引起的体积缩小作用减弱,是最终导致合金的热膨帐系数增加的原因。