钨镍铁合金的热膨胀系数是其关键的热学性能参数之一，通常在 4 – 6×10⁻⁶/℃的范围内，具体数值会受到合金成分比例和微观结构的影响。热膨胀系数是描述材料受热时体积或长度随温度变化的物理量，较低的热膨胀系数意味着材料在温度波动时尺寸变化较小，这对于要求高精度和尺寸稳定性的应用场景至关重要。
从成分角度来看，钨的热膨胀系数较低（约 4.5×10⁻⁶/℃），而镍（约 13.3×10⁻⁶/℃）和铁（约 11.8×10⁻⁶/℃）的热膨胀系数相对较高，因此合金中钨含量越高，整体热膨胀系数越接近钨的水平，表现出更低的膨胀特性；反之，若镍铁含量增加，热膨胀系数会略有上升，但仍处于较低范围。这种可调控性使得可以根据具体应用需求，通过调整成分来优化热膨胀系数，以匹配其他材料的膨胀特性，减少因温度变化产生的热应力。
在微观结构上，粉末冶金工艺制备的钨镍铁合金内部结构致密，钨颗粒与镍铁粘结相结合紧密，这种结构有助于抑制材料在受热时的膨胀。当温度升高时，钨颗粒自身膨胀较小，而镍铁粘结相虽然膨胀略大，但受到周围钨颗粒的约束，整体膨胀被有效限制，从而使合金整体表现出较低的热膨胀系数。
在实际应用中，这一特性使其在精密仪器制造、航空航天设备的高温部件等领域发挥重要作用。例如，在惯性导航系统的陀螺转子中，需要材料具有极低的热膨胀系数，以保证在温度变化时转子尺寸稳定，从而维持导航精度；在与陶瓷、玻璃等低膨胀材料配合使用的部件中，钨镍铁合金的低膨胀特性可减少界面处的热应力，避免出现开裂或松动，提高整体结构的可靠性。
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