Adaptasi Memang benar bahwa hampir semua benda padat dan cair memuai dengan meningkatnya suhu dan menyusut dengan menurunkan suhu, yang juga dikenal sebagai pemuaian termal. Fenomena pemuaian panas terjadi karena atom-atom suatu bahan menjadi lebih kuat pada suhu yang lebih tinggi. Atom-atom menjadi lebih kuat, semakin mereka terpisah satu sama lain dan dengan demikian meningkatkan ruang antara masing-masing atom, dan semakin kecil kepadatan kolektif mereka, sehingga meningkatkan ukuran material. Sekilas, semua material lain kurang lebih mematuhi perubahan termal. Namun satu atau dua pengecualian adalah logam dalam bentuk bubuk yang dikenal sebagai Invar.
Paduan invar, juga disebut sebagai paduan ekspansi rendah atau baja Yin, merupakan paduan yang terdiri dari besi (Fe) dan Nikel (Ni) dan juga dikenal sebagai paduan logam magnetik. Ia memiliki komposisi masing-masing 36% dan 64% dengan Ni dan Fe, pada suhu 1150 derajat s dalam struktur kubik berpusat muka. Paduan invar sangat penting secara struktural, yang merupakan atribut terbesarnya, yang meliputi koefisien muai panas yang sangat rendah, muai panas yang rendah, ketangguhan tinggi, pengurangan luas yang tinggi, keuletan, serta plastisitas yang wajar.
Ketika dicampur secara termal, besi dan nikel masing-masing mempertahankan ekspansi termal positif, namun ketika digabungkan dalam rasio internal tertentu, keduanya akan membentuk material yang, dalam rentang suhu dan tekanan besar, menunjukkan ekspansi termal mendekati-nol. Inilah yang-disebut efek Invar. Paduan invar paling berguna dalam aplikasi yang memerlukan presisi ekstrim, misalnya pembuatan jam dan teleskop. Aplikasi ini adalah akibat langsung dari efek Invar. Pada tahun 1896, fisikawan dan ahli metalurgi Swiss Charles Edouard Guillaume menemukan perluasan CTE paduan Fe-Ni dan menyimpulkan bahwa CTE mencapai minimum ketika fraksi massa Ni sekitar 36%. Dia kemudian dianugerahi Hadiah Nobel Fisika tahun 1920 karena menemukan paduan Invar dan mengembangkan pengukuran presisi darinya, sehingga menjadi ahli metalurgi pertama yang dianugerahi Hadiah Nobel dalam sejarah.
Paduan invar diterapkan di banyak industri karena, tidak seperti kebanyakan material, paduan ini memiliki ekspansi termal yang ekstrem. Hal ini disebabkan oleh CTE mereka yang sangat rendah. Perilaku ini dapat dijelaskan sebagai berikut: ketika suhu paduan dalam cairan magnetik meningkat, sifat magnet yang sebelumnya ada secara bertahap menghilang. Dengan demikian, keseimbangan antara kontraksi dan ekspansi mendominasi.
Saat ini, paduan Invar tradisional diproduksi dalam bentuk pengecoran, penggulungan, permesinan, dan etsa. Selain itu, produksi paduan Invar, yang digunakan dalam aplikasi khusus, juga menimbulkan serangkaian tantangan teknis yang tinggi. Paduan invar tidak hanya sulit dibuat tetapi juga sulit diproses. Paduan invar, misalnya, tidak dapat mengalami perlakuan panas apa pun. Kekerasan yang rendah, ketangguhan yang tinggi, dan plastisitas semuanya sangat meningkatkan kesulitan pemotongan. Proses pemotongan, khususnya, memerlukan banyak energi mekanik serta menghasilkan panas dalam jumlah yang tidak berkelanjutan serta keausan alat yang berlebihan. Memenuhi standar pemesinan benda kerja-presisi tinggi memerlukan tuntutan proses yang sangat besar dan alat-berperforma tinggi.
Data menunjukkan bahwa paduan Invar digunakan dalam produksi berbagai produk instrumentasi, elektronik, dan komunikasi seperti perangkat optik, mikroskop, tabung gambar, skala panjang, rongga resonansi, pandu gelombang, generator frekuensi standar, giroskop, jam, kapasitor, inti kabel, tabung elektron, termokopel, dan masker logam. Penggunaannya meluas ke sektor luar angkasa, di mana mereka digunakan pada satelit, sensor jarak jauh luar angkasa, dan teleskop astronomi. Selain bidang instrumentasi, elektronik, dan komunikasi yang disebutkan di atas, terdapat paduan Invar dalam cetakan presisi tinggi, tangki penyimpanan kapal LNG, jaringan pipa pengangkutan LNG, dan hidrogen cair/oksigen cair.
