4J34膨脹合金

一、4J34概述

    4J34是結合我國的陶瓷特點研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃溫度范圍內具有與95%Al2O3陶瓷相近的線膨脹系數(shù)。主要用于和陶瓷進行匹配封接，是電真空工業(yè)中重要的封接結構材料。

 

1.1 4J34材料牌號 4J34。

 

1.2 4J34相近牌號 見表1-1。       

 

                                           表1-1

 

俄羅斯	美國	日本	德國
31HК(Ni31Co20) 24HК(Ni25Co28)	Ceramvar(Ni27Co25)	-	Vacon20(Ni28Co20)

 

1.3 4J34材料的技術標準 YB/T 5234-1993《瓷封合金4J34、4J34技術條件》。

 

1.4 4J34化學成分  見表1-2。

                                          表1-2%

C	Mn	Si	P	S	Ni	Co	Fe
≤
0.05	0.50	0.30	0.020	0.020	28.5～29.5	19.5～20.5	余量

 

在平均線膨脹系數(shù)達到標準規(guī)定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。

 

1.5 4J34熱處理制度 標準規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗試樣，在保護氣氛或真空中加熱到900℃±20℃,保溫1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。

 

1.6 4J34品種規(guī)格與供應狀態(tài) 品種有絲、管、板、帶和棒材。

 

1.7 4J34熔煉與鑄造工藝 用非真空感應爐、真空感應爐或電弧爐熔煉。

 

1.8 4J34應用概況與特殊要求 該合金經(jīng)**工廠長期使用，性能穩(wěn)定。主要用于電真空元件與Al2O3陶瓷封接。制造大型電子管和磁控管的電極、引出盤和引出線。在使用中應使選用的陶瓷與合金的膨脹系數(shù)相匹配。當選用合金時，應根據(jù)使用溫度嚴格檢驗低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應進行適當?shù)臒崽幚?，以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當使用鍛材時應嚴格檢驗其氣密性。

 

二、4J34物理及化學性能

 

2.1 4J34熱性能                                        

 

2.1.1 4J34熔化溫度范圍 該合金溶化溫度約為1450℃。

 

2.1.2 4J34熱導率  

 

2.1.3 4J34線膨脹系數(shù) 標準規(guī)定的合金平均線膨脹系數(shù)見表2-1。

 

該合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。4J34合金的膨脹曲線見圖2-1。

 

                  表2-1                                       表2-2

/10-6℃-1				/10-6℃-1
20～400℃	20～500℃	20～600℃		20～300℃	20～400℃	20～500℃	20～600℃
6.3～7.1	-	7.8～8.5		6.8	6.4	6.8	8.2

 

2.2 4J34密度 ρ=8.29g/cm3[1,4]。  

 

2.3 4J34電性能

 

2.3.1 4J34電阻率 ρ=0.45μΩ·m。

 

2.3.2 4J34電阻溫度系數(shù) 

 

2.4 4J34磁性能

 

2.4.1 4J34居里點 Tc=470℃。  

 

2.4.2 4J34合金的磁性能 見表2-6。

 

                                              表2-6

H/(A/m)	B/T	H/(A/m)	B/T
8	0.7×10-2	160	0.65
16	1.5×10-2	400	1.01
24	2.7×10-2	800	1.21
40	5.6×10-2	2000	1.46
80	0.25	4000	1.62

 

在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=0.89T,矯頑力Hc=83.2A/m[1,2]。

 

2.5 4J34化學性能 該合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性。

 

三、4J34力學性能

 

3.1 4J34技術標準規(guī)定的性能

 

3.1.1 4J34硬度 深沖態(tài)帶材的硬度應符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不做硬度檢驗。

 

                               表3-1

狀態(tài)	δ/mm	HV
深沖態(tài)	>2.5	≤170
	≤2.5	≤165

 

3.1.2 4J34抗拉強度 絲材和帶材的抗拉強度應符合表3-2的規(guī)定。

 

                                        表3-2

狀態(tài)代號	狀態(tài)	σb/MPa
		絲材	帶材
R	軟態(tài)	<585	<570
Y	硬態(tài)	>860	>700

 

3.2 4J34室溫及各種溫度下的力學性能 

 

3.2.1 4J34硬度 合金帶材（退火態(tài)）硬度見表3-3。

 

3.2.2 4J34拉伸性能 合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-3。

 

                                    表3-3

σb/MPa	σP0.2/MPa	δ/%	HV
539	343	32	158

 

3.3 4J34持久和蠕變性能

 

3.4 4J34疲勞性能 

 

3.5 4J34彈性性能 彈性模量E=142GPa。

 

四、4J34組織結構

 

4.1 4J34相變溫度 4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。           

 

4.2 4J34時間-溫度-組織轉變曲線 

 

4.3 4J34合金組織結構 該合金的組織為單相奧氏體。按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后，4J34再經(jīng)-78.5℃下冷凍，不應出現(xiàn)馬氏體組織。

 

 

當合金成分不當時，在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉變。相變時伴隨著體積膨脹效應。合金的膨脹系數(shù)相應增高，致使封接件的內應力劇增，甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到，鎳是穩(wěn)定奧氏體(γ)相的主要元素，鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織愈趨向穩(wěn)定。合金的成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外，晶粒粗大也會促進γ→α相變。