実際、ほとんどすべての固体と液体は温度の上昇によって膨張し、温度の低下によって収縮します。これは熱膨張としても知られています。熱膨張という現象は、材料の原子が高温になるとより活発になるために発生します。原子はより活発になり、互いに離れるほど、各原子間の空間が増加し、集合密度が減少し、材料のサイズが増加します。一見すると、他のすべての材料は多かれ少なかれ熱変化に従います。ただし、1 つまたは 2 つの例外は、インバーとして知られる粉末状の金属です。
インバー合金は、低膨張合金または陰鋼とも呼ばれ、鉄 (Fe) とニッケル (Ni) からなる合金で、磁性金属合金としても知られています。これは、1150 度の温度で、面心立方構造で、それぞれ Ni と Fe を含む 36% と 64% の組成を持ちます。{4}}。インバー合金は構造的に非常に重要であり、その最大の特性には、極めて低い熱膨張係数、低熱膨張、高靱性、高い減面率、延性、および適度な可塑性が含まれます。
鉄とニッケルは、熱的に混合されると、それぞれ正の熱膨張を保持しますが、特定の内部比で結合すると、大きな温度と圧力範囲にわたってほぼゼロの熱膨張を示す材料を形成します。-これはいわゆるインバー効果です。-インバー合金は、時計や望遠鏡の製造など、極めて高い精度が必要な用途に最も役立ちます。これらのアプリケーションは、インバー効果の直接の結果です。 1896年、スイスの物理学者で冶金学者のシャルル・エドゥアール・ギョームは、Fe-Ni合金のCTEの膨張を発見し、Niの質量分率が約36%のときに熱膨張率が最小に達すると結論付けました。その後、彼はインバー合金の発見とそれからの精密測定の開発により 1920 年にノーベル物理学賞を受賞し、史上初のノーベル賞を受賞した冶金学者となりました。
インバー合金は、ほとんどの材料とは異なり、極度の熱膨張を有するため、多くの産業で使用されています。これは、CTE が非常に低いためです。この挙動は次のように説明できます。磁性液体中の合金の温度が上昇すると、それまで存在していた磁性が徐々に消失します。したがって、収縮と拡張の間のバランスが支配的になります。
現在、伝統的なインバー合金は、鋳造、圧延、機械加工、エッチングの形で製造されています。さらに、特殊な用途に使用されるインバー合金の製造には、一連の高度な技術的課題も伴います。インバー合金は作成が難しいだけでなく、加工も困難です。たとえば、インバー合金はいかなる形式の熱処理も受けることができません。硬度が低く、靭性が高く、可塑性があるため、切削の難易度が大幅に高まります。特に切削プロセスでは、多量の機械エネルギーが必要となるだけでなく、過度の工具の摩耗に加えて、持続不可能な量の熱が発生します。高精度のワークピースの加工基準を満たすには、膨大な量のプロセス要求と高性能ツールが必要です。-
データによると、インバー合金は、光学装置、顕微鏡、受像管、長さスケール、共振空洞、導波管、標準周波数発生器、ジャイロスコープ、時計、コンデンサ、ケーブルコア、電子管、熱電対、メタルマスクなど、さまざまな機器、エレクトロニクス、通信製品の製造に使用されています。その用途は航空宇宙分野にまで及び、衛星、宇宙遠隔センサー、天体望遠鏡などに使用されています。前述の計装、エレクトロニクス、通信の分野以外にも、高精度金型のインバー合金、LNG 船の貯蔵タンク、LNG 輸送パイプライン、液体水素/液体酸素株式会社などがあります。
