سازگاری، در واقع، تقریباً تمام جامدات و مایعات با افزایش دما منبسط می شوند و با کاهش دما منقبض می شوند که به عنوان انبساط حرارتی نیز شناخته می شود. پدیده انبساط حرارتی به این دلیل رخ می دهد که اتم های یک ماده در دماهای بالاتر قوی تر می شوند. اتم ها قوی تر می شوند، بیشتر از یکدیگر جدا می شوند و در نتیجه فضای بین هر اتم افزایش می یابد و چگالی جمعی آنها کمتر می شود و اندازه ماده افزایش می یابد. در یک نگاه، همه مواد دیگر کم و بیش از تغییرات حرارتی تبعیت می کنند. اما یکی دو مورد از استثنائات، فلز به شکل پودری است که به نام Invar شناخته می شود.
آلیاژ اینوار که به آن آلیاژ کم انبساط یا فولاد یین نیز گفته می شود، آلیاژی است که از آهن (Fe) و نیکل (Ni) تشکیل شده است و به عنوان آلیاژ فلزی مغناطیسی نیز شناخته می شود. دارای ترکیبی 36% و 64% با نیکل و آهن به ترتیب در دمای 1150 درجه بر ثانیه در یک ساختار مکعبی وسط-. آلیاژ اینوار از نظر ساختاری بسیار مهم است، که بزرگترین ویژگی آن است که شامل ضریب انبساط حرارتی بسیار کم، انبساط حرارتی کم، چقرمگی بالا، کاهش سطح زیاد، شکل پذیری و همچنین انعطاف پذیری معقول می باشد.
وقتی آهن و نیکل به صورت حرارتی مخلوط می شوند، به طور جداگانه انبساط حرارتی مثبت را حفظ می کنند، اما وقتی در نسبت های داخلی خاص ترکیب شوند، ماده ای را تشکیل می دهند که در یک بازه دما و فشار زیاد، انبساط حرارتی نزدیک به-صفر را نشان می دهد. این به اصطلاح-اثر Invar است. آلیاژهای Invar در کاربردهایی که نیاز به دقت بسیار بالایی دارند، به عنوان مثال، ساخت ساعت و تلسکوپ بسیار مفید هستند. این برنامه ها نتیجه مستقیم اثر Invar هستند. در سال 1896، فیزیکدان و متالورژیست سوئیسی، چارلز ادوارد گیوم، انبساط CTE یک آلیاژ Fe-نیکل را کشف کرد و نتیجه گرفت که وقتی کسر جرمی نیکل در حدود 36 درصد بود به حداقل رسید. او متعاقباً جایزه نوبل فیزیک 1920 را برای کشف آلیاژ Invar و توسعه اندازهگیری دقیق از آن دریافت کرد، بنابراین اولین متالورژیستی بود که جایزه نوبل را در تاریخ دریافت کرد.
آلیاژهای Invar در بسیاری از صنایع استفاده می شوند زیرا بر خلاف اکثر مواد، انبساط حرارتی شدیدی دارند. این نتیجه CTE بسیار پایین آنهاست. این رفتار را می توان اینگونه توضیح داد: با افزایش دمای آلیاژ در مایع مغناطیسی، مغناطیس که قبلا وجود داشت به تدریج ناپدید می شود. بنابراین، تعادل بین انقباض و انبساط حاکم است.
در حال حاضر آلیاژهای سنتی اینوار به صورت ریخته گری، نورد، ماشین کاری و اچینگ تولید می شوند. علاوه بر این، تولید آلیاژهای Invar که در کاربردهای تخصصی مورد استفاده قرار می گیرند، مجموعه ای از چالش های فنی بالایی را نیز به همراه دارد. ساخت آلیاژهای Invar نه تنها دشوار است بلکه پردازش آنها نیز دشوار است. به عنوان مثال، آلیاژهای Invar نمی توانند تحت هیچ گونه عملیات حرارتی قرار گیرند. سختی کم، چقرمگی عالی و انعطاف پذیری همگی سختی برش را تا حد زیادی افزایش می دهند. فرآیند برش، به ویژه، به انرژی مکانیکی زیادی نیاز دارد و علاوه بر سایش بیش از حد ابزار، مقدار گرمای ناپایداری تولید می کند. برآورده کردن استانداردهای ماشینکاری-قطعات کار با دقت بالا نیازمند مقدار فوقالعادهای از نیازهای فرآیند و ابزارهای{7}}با عملکرد بالا است.
دادهها نشان میدهد که آلیاژهای Invar در تولید طیف وسیعی از ابزار دقیق، الکترونیک و محصولات ارتباطی مانند دستگاههای نوری، میکروسکوپها، لولههای تصویر، مقیاسهای طول، حفرههای تشدید، موجبرها، ژنراتورهای فرکانس استاندارد، ژیروسکوپها، ساعتها، خازنها، هستههای کابل، لولههای الکترونی، ماسکهای فلزی، استفاده میشوند. استفاده از آنها به بخش هوافضا گسترش می یابد، جایی که آنها در ماهواره ها، حسگرهای فضایی از راه دور و تلسکوپ های نجومی استفاده می شوند. جدا از زمینه های فوق الذکر ابزار دقیق، الکترونیک و ارتباطات، آلیاژهای Invar در قالب های با دقت بالا، مخازن ذخیره کشتی LNG، خطوط لوله انتقال LNG و شرکت هیدروژن مایع/اکسیژن مایع وجود دارد.
