Thật vậy, sự thích nghi ở hầu hết các chất rắn và chất lỏng đều giãn nở khi nhiệt độ tăng và co lại khi nhiệt độ giảm, còn được gọi là giãn nở nhiệt. Hiện tượng giãn nở nhiệt xảy ra do các Nguyên tử của vật liệu trở nên mạnh mẽ hơn ở nhiệt độ cao hơn. Các nguyên tử trở nên mạnh mẽ hơn, chúng càng tách xa nhau và do đó làm tăng khoảng cách giữa mỗi nguyên tử và mật độ tập thể của chúng càng ít, làm tăng kích thước của vật liệu. Nhìn thoáng qua, tất cả các vật liệu khác ít nhiều đều tuân theo sự thay đổi nhiệt. Nhưng một hoặc hai trường hợp ngoại lệ là kim loại ở dạng bột được gọi là Invar.
Hợp kim Invar, còn được gọi là hợp kim có độ giãn nở thấp hoặc thép Yin, là hợp kim bao gồm sắt (Fe) và Niken (Ni) và còn được gọi là hợp kim kim loại từ tính. Nó có thành phần lần lượt là 36% và 64% với Ni và Fe ở nhiệt độ 1150 độ s trong cấu trúc hình khối đặt chính giữa mặt. Hợp kim invar có cấu trúc rất quan trọng, đó là thuộc tính lớn nhất của nó, bao gồm hệ số giãn nở nhiệt cực thấp, giãn nở nhiệt thấp, độ bền cao, giảm diện tích, độ dẻo cũng như độ dẻo hợp lý.
Khi trộn nhiệt, sắt và niken giữ lại sự giãn nở nhiệt dương riêng lẻ, nhưng khi kết hợp theo tỷ lệ bên trong cụ thể, chúng tạo thành một vật liệu, trong khoảng nhiệt độ và áp suất lớn, có độ giãn nở nhiệt gần như{0}}bằng không. Đây được gọi là hiệu ứng Invar. Hợp kim Invar hữu ích nhất trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cực cao, ví dụ như sản xuất đồng hồ và kính thiên văn. Những ứng dụng này là kết quả trực tiếp của hiệu ứng Invar. Năm 1896, nhà vật lý và luyện kim người Thụy Sĩ Charles Edouard Guillaume đã phát hiện ra sự giãn nở CTE của hợp kim Fe-Ni và kết luận rằng nó đạt mức tối thiểu khi phần khối lượng Ni là khoảng 36%. Sau đó, ông được trao giải Nobel Vật lý năm 1920 vì đã khám phá ra hợp kim Invar và phát triển phép đo chính xác từ nó, do đó trở thành nhà luyện kim đầu tiên được trao giải Nobel trong lịch sử.
Hợp kim Invar được ứng dụng trong vô số ngành công nghiệp vì không giống như hầu hết các vật liệu, chúng có độ giãn nở nhiệt cực cao. Đây là kết quả của CTE cực kỳ thấp của họ. Hành vi này có thể được giải thích như sau: khi nhiệt độ của hợp kim trong chất lỏng từ tính tăng lên, từ tính tồn tại trước đó dần dần biến mất. Vì vậy, sự cân bằng giữa sự co lại và sự giãn nở chiếm ưu thế.
Hiện nay, hợp kim Invar truyền thống được sản xuất dưới dạng đúc, cán, gia công và khắc. Ngoài ra, việc sản xuất hợp kim Invar, được sử dụng trong các ứng dụng chuyên dụng, cũng đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật cao. Hợp kim Invar không chỉ khó chế tạo mà còn khó gia công. Ví dụ, hợp kim Invar không thể trải qua bất kỳ hình thức xử lý nhiệt nào. Độ cứng thấp, độ dẻo dai và độ dẻo cao đều làm tăng đáng kể độ khó cắt. Đặc biệt, quá trình cắt đòi hỏi nhiều năng lượng cơ học cũng như tạo ra một lượng nhiệt không bền vững bên cạnh việc mài mòn dụng cụ quá mức. Việc đáp ứng tiêu chuẩn gia công phôi có độ chính xác-cao đòi hỏi rất nhiều nhu cầu về quy trình và các công cụ-hiệu suất cao.
Dữ liệu cho thấy hợp kim Invar được sử dụng trong sản xuất một loạt các thiết bị, thiết bị điện tử và sản phẩm truyền thông như thiết bị quang học, kính hiển vi, ống hình, thang đo chiều dài, khoang cộng hưởng, ống dẫn sóng, máy phát tần số tiêu chuẩn, con quay hồi chuyển, đồng hồ, tụ điện, lõi cáp, ống điện tử, cặp nhiệt điện và mặt nạ kim loại. Việc sử dụng chúng mở rộng sang lĩnh vực hàng không vũ trụ, nơi chúng được sử dụng trong các vệ tinh, cảm biến không gian từ xa và kính viễn vọng thiên văn. Ngoài các lĩnh vực thiết bị, điện tử và truyền thông nói trên, còn có hợp kim Invar trong khuôn có độ chính xác cao, bể chứa tàu LNG, đường ống vận chuyển LNG và công ty hydro/oxy lỏng.
