Invar
invar , también conocido genéricamente como feni36 ( 64feni en los EE. UU.), es una aleación de níquel -hierro notable por su coeficiente exclusivamente bajo de expansión térmica (CTE o α). El nombre invar proviene de la palabra invariable , refiriéndose a su relativa falta de expansión o contracción con los cambios de temperatura, y es una marca registrada de ArcelorMittal.
El descubrimiento de la aleación fue realizado en 1895 por el físico suizo Charles Édouard Guillaume por el cual recibió el Premio Nobel de Física en 1920. Habilitó mejoras en instrumentos científicos.
Propiedades
Al igual que otras composiciones de níquel/hierro, Invar es una solución sólida; es decir, es una aleación de fase monofásica. En una versión comercial consta de aproximadamente 36% de níquel y 64% de hierro. La gama de Invar fue descrita por los científicos de Westinghouse en 1961 como " 30–45 átomo por ciento de níquel ".
Los grados comunes de Invar tienen un coeficiente de expansión térmica (denotado α , y se midió entre 20 ° C y 100 ° C) de aproximadamente 1.2 × 10 −6 k Invar donde se requiere una estabilidad de alta dimensión, como instrumentos de precisión, relojes, medidores de fluencia sísmica, marcos de máscaras de sombra de televisión, válvulas en motores y grandes moldes de aeroestructura.
Una de sus primeras aplicaciones fue en ruedas de equilibrio de reloj y varillas de péndulo para relojes de regulador de precisión. En el momento en que se inventó, el reloj del péndulo era el cronómetro más preciso del mundo, y el límite para la precisión de la cronometraje se debió a las variaciones térmicas en la longitud de los péndulos del reloj. El reloj del regulador de Riefler desarrollado en 1898 por Clemens Riefler, el primer reloj en usar un péndulo Invar, tuvo una precisión de 10 milisegundos por día, y sirvió como el estándar de tiempo principal en los observatorios navales y para los servicios de tiempo nacionales hasta la década de 1930.
En la topografía de tierras, cuando se va a realizar la nivelación de elevación de primer orden (alta precisión), el personal de nivel utilizado está hecho de invar, en lugar de madera, fibra de vidrio u otros metales. Se usaron puntales de invar en algunos pistones para limitar su expansión térmica dentro de sus cilindros. En la fabricación de grandes estructuras de material compuesto para moldes de fibra de carbono aeroespacial, se utiliza Invar para facilitar la fabricación de piezas a tolerancias extremadamente ajustadas.
En el campo astronómico, Invar se usa como componentes estructurales que respaldan la óptica sensible a la dimensión de los telescopios astronómicos. La estabilidad dimensional superior de Invar permite que los telescopios astronómicos mejoren significativamente la precisión y precisión de la observación.
Hay variaciones del material de invar original que tiene un coeficiente ligeramente diferente de expansión térmica, como:
Una explicación detallada de la CTE anómalamente baja de Invar ha demostrado ser difícil de alcanzar para los físicos.
Todas las aleaciones de Fe-Ni cúbicas centradas en la cara rica en hierro muestran anomalías de invarratación en sus propiedades térmicas y magnéticas medidas que evolucionan continuamente en intensidad con una composición de aleación variable. Los científicos habían propuesto una vez que el comportamiento de Invar era una consecuencia directa de una transición de alta magnitud magnética a baja magnífica magnética que ocurre en la serie Cubic Cubic Fe-Ni centrada en la cara (y eso da lugar a la antitaenita mineral); Sin embargo, esta teoría se demostró incorrecta. En cambio, parece que la transición de baja momento/alto momento está precedido por un estado ferromagnético frustrado de alto nivel magnético en el que los enlaces de intercambio magnético Fe-Fe tienen un gran efecto magneto-volumen del signo derecho y magnitud para crear La anomalía de expansión térmica observada.
Wang et al. Consideró la mezcla estadística entre la configuración completamente ferromagnética (FM) y las configuraciones de volteo de giro (SFCS) en Fe aplicaciones
Se utiliza variaciones
Explicación de propiedades anómalas
3 pt con Las energías libres de FM y SFC predijeron a partir de los cálculos de los primeros principios y pudieron predecir los rangos de temperatura de la expansión térmica negativa bajo diversas presiones. Se demostró que todas las FM y SFC individuales tienen una expansión térmica positiva, y la expansión térmica negativa se origina en las poblaciones crecientes de SFC con volúmenes más pequeños que la de FM.