Adaptação, de fato, quase todos os sólidos e líquidos se expandem aumentando a temperatura e se contraem diminuindo a temperatura, o que também é conhecido como expansão térmica. O fenômeno da expansão térmica ocorre porque os átomos de um material tornam-se mais vigorosos em temperaturas mais altas. Os átomos tornam-se mais vigorosos quanto mais se separam uns dos outros e assim aumentam o espaço entre cada átomo, e menor é a sua densidade colectiva, aumentando o tamanho do material. À primeira vista, todos os outros materiais obedecem mais ou menos às mudanças térmicas. Mas uma ou duas exceções são o metal em pó conhecido como Invar.
A liga Invar, também conhecida como liga de baixa expansão ou aço Yin, é uma liga que consiste em ferro (Fe) e níquel (Ni) e também é conhecida como liga metálica magnética. Tem uma composição de 36% e 64% com Ni e Fe, respectivamente, a uma temperatura de 1150 graus s em uma estrutura cúbica-de face centrada. A liga invar é muito importante estruturalmente, sendo seus maiores atributos, que incluem coeficiente de expansão térmica extremamente baixo, baixa expansão térmica, alta tenacidade, alta redução de área, ductilidade, além de plasticidade razoável.
Quando misturados termicamente, o ferro e o níquel retêm expansões térmicas positivas individualmente, mas quando combinados em proporções internas específicas, formam um material que, em uma grande amplitude de temperatura e pressão, exibe expansão térmica quase{0}}zero. Este é o chamado-efeito Invar. As ligas Invar são mais úteis em aplicações que exigem extrema precisão, por exemplo, fabricação de relógios e telescópios. Essas aplicações são resultado direto do efeito Invar. Em 1896, o físico e metalúrgico suíço Charles Edouard Guillaume descobriu a expansão do CTE de uma liga Fe-Ni e concluiu que ela atingiu um mínimo quando a fração mássica de Ni era de cerca de 36%. Posteriormente, ele recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1920 pela descoberta da liga Invar e pelo desenvolvimento de medições de precisão a partir dela, tornando-se assim o primeiro metalúrgico a receber o Prêmio Nobel da história.
As ligas Invar são aplicadas em diversas indústrias porque, diferentemente da maioria dos materiais, possuem uma expansão térmica extrema. Este é o resultado de seu CTE extremamente baixo. Este comportamento pode ser explicado assim: à medida que a temperatura da liga no líquido magnético aumenta, o magnetismo que estava anteriormente presente desaparece gradualmente. Assim, predomina um equilíbrio entre contração e expansão.
Atualmente, as ligas Invar tradicionais são fabricadas na forma de fundição, laminação, usinagem e gravação. Além disso, a produção de ligas Invar, que são utilizadas em aplicações especializadas, também apresenta um conjunto de elevados desafios técnicos. As ligas Invar não são apenas difíceis de criar, mas também difíceis de processar. As ligas Invar, por exemplo, não podem sofrer qualquer forma de tratamento térmico. A baixa dureza, grande tenacidade e plasticidade aumentam muito a dificuldade de corte. O processo de corte, em particular, exige muita energia mecânica, além de gerar uma quantidade insustentável de calor, além de desgaste excessivo da ferramenta. Atender ao padrão de usinagem de peças de alta{6}}precisão requer uma quantidade extraordinária de demandas de processo e ferramentas de alto-desempenho.
Os dados mostram que as ligas Invar são empregadas na produção de uma variedade de produtos de instrumentação, eletrônicos e comunicação, como dispositivos ópticos, microscópios, tubos de imagem, escalas de comprimento, cavidades ressonantes, guias de ondas, geradores de frequência padrão, giroscópios, relógios, capacitores, núcleos de cabos, tubos de elétrons, termopares e máscaras metálicas. Seu uso se estende ao setor aeroespacial, onde são utilizados em satélites, sensores remotos espaciais e telescópios astronômicos. Além dos campos mencionados de instrumentação, eletrônica e comunicações, existem ligas Invar em moldes de alta precisão, tanques de armazenamento de navios de GNL, dutos de transporte de GNL e hidrogênio líquido/oxigênio líquido co.
