材料牌號：4J54

 

法國牌號：N54

 

德國牌號：Vacodil 540/FeNi54

 

一、4J54概述

 

    鐵鎳定膨脹合金是通過調整鎳含量而獲得在給定溫度范圍內能與膨脹系數(shù)不同的軟玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨脹合金，其膨脹系數(shù)和居里點隨鎳含量增加而增加。該合金是電真空工業(yè)中廣泛使用的封接結構材料。

 

    1.1 4J54材料牌號 4J54。

 

1.2 4J54相近牌號 見表1-1。

 

                                            表1-1

 

俄羅斯	美國	英國	日本	法國	德國
-	-	-	-	N54	Vacodil 540 FeNi54

 

1.3 4J54材料的技術標準      1.4 4J54化學成分 見表1-2。

 

                                        表1-2%

 

C	Mn	Si	P	S	Al	Co	Ni	Fe
≤
0.05	0.80	0.30	0.020	0.020	-	-	53.5～54.5	余量

 

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

 

    1.5 4J54熱處理制度 標準規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗試樣其熱處理制度：在保護氣氛或真空中加熱到850℃±20℃，保溫1h，以不大于300℃/min速度冷至400℃以下出爐[4]。

 

1.6 4J54品種規(guī)格與供應狀態(tài) 品種有棒材、管材、板材、帶材和絲材。

 

    1.7 4J54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 4J54應用概況與特殊要求 4J54合金主要用于和云母、軟玻璃封接。

 

在應用中應使選用的封接材料與合金的膨脹系數(shù)相配。熱處理時應控制其晶粒度，以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當使用鍛、軋材時應嚴格檢驗材料的氣密性。

 

二、4J54物理及化學性能    

 

    2.1 4J54熱性能                                        

 

2.1.1 4J54溶化溫度范圍 該合金溶化溫度約為1430℃。

 

2.1.2 4J54熱導率 λ=18.8W/(m·℃)。

 

2.1.3 4J54比熱容 該合金的比熱容為502J/(kg•℃)。

 

2.1.4 4J54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。合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。合金的膨脹曲線見圖2-5。

 

                                            表2-1

 

/10-6℃-1
20～300℃	20～400℃	20～450℃
10.2～11.4	10.2～11.4	-

 

    2.2 4J54密度 ρ=8.28g/cm3。

 

2.3 4J54電性能 電阻率ρ=0.42μΩ·m。

 

                                            表2-2

 

/10-6℃-1
20～100℃	20～200℃	20～300℃	20～350℃	20～400℃	20～450℃	20～500℃	20～600℃
10.7	12.7	10.7	10.7	10.8	10.3	10.8	11.2

 

2.4 4J54磁性能

 

2.4.1 4J54居里點 Tc=530℃。

 

    2.4.2 4J54合金的磁性能 

 

2.5 4J54化學性能 合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。

 

三、4J54力學性能

 

3.1 4J54技術標準規(guī)定的性能

 

3.1.1 4J54硬度 深沖態(tài)帶材應符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不作硬度檢驗。

 

3.1.2 4J54抗拉強度 合金帶材的抗拉強度應符合表3-2的規(guī)定。

 

3.2 4J54室溫及各種溫度下的力學性能 

 

    3.2.1 4J54硬度 該合金（退火態(tài)）硬度HV約為135。

 

            表3-1                                                        表3-2

 

δ/mm	HV		狀態(tài)代號	狀態(tài)	σb/MPa
<2.5	≤170		R	軟態(tài)	<590
≤2.5	≤165		I	硬態(tài)	>820

 

3.2.2 4J54拉伸性能 該合金（退火態(tài)）室溫拉伸性能見表3-3。

 

                                             表3-3

 

σb/MPa	σP0.2/MPa	δ/%	φ/%
560	-	35	-

 

    3.3 4J54持久和蠕變性能

 

    3.4 4J54疲勞性能 

 

3.5 4J54彈性性能 

 

3.5.1 4J54彈性模量 該合金的彈性模量E=157GPa。

 

四、4J54組織結構

 

4.1 4J54相變溫度           

 

4.2 4J54時間-溫度-組織轉變曲線 

 

 

4.3 4J54合金組織結構 該合金為穩(wěn)定的奧氏體組織。