4J34陶瓷封接合金 4J34膨脹合金成分與性能
4J34是結(jié)合我國的陶瓷特點(diǎn)研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃溫度范圍內(nèi)具有與95%Al2O3陶瓷相近的線膨脹系數(shù)。主要用于和陶瓷進(jìn)行匹配封接，是電真空工業(yè)中重要的封接結(jié)構(gòu)材料。
4J34相近牌號
俄羅斯
美國
日本
德國
31HК(Ni31Co20)
24HК(Ni25Co28)
Ceramvar(Ni27Co25)
-
Vacon20(Ni28Co20)
4J34材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) YB/T 5234-1993《瓷封合金4J33、4J34技術(shù)條件》。
4J34 %
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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。
4J34熱處理制度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗(yàn)試樣，在保護(hù)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。
4J34品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 品種有絲、管、板、帶和棒材。
4J34熔煉與鑄造工藝 用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉。
4J34應(yīng)用概況與特殊要求 該合金經(jīng)航空工廠長期使用，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(yīng)使選用的陶瓷與合金的膨脹系數(shù)相匹配。當(dāng)選用合金時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用溫度嚴(yán)格檢驗(yàn)低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚员ＷC材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛材時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其氣密性。
4J34物理及化學(xué)性能
4J34熱性能
4J34熔化溫度范圍 該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。
4J34熱導(dǎo)率
4J34線膨脹系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)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。
/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
4J34密度 見表2-3。 表2-3[1,4]
ρ/(g/cm3)
ρ/(μΩ·m)
8.29
0.45
4J34電性能
4J34電阻率 見表2-3。
4J34電阻溫度系數(shù)
4J34磁性能
4J34居里點(diǎn) Tc=470℃[1,2]。
1.png
2.4.2 4J34合金的磁性能 見表2-6。
表2-6[1,2]
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(yīng)強(qiáng)度Br=0.89T,矯頑力Hc=83.2A/m[1,2]。
2.5 4J34化學(xué)性能 該合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性。
錨點(diǎn)4J34力學(xué)性能
4J34技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
4J34硬度 深沖態(tài)帶材的硬度應(yīng)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(yàn)。
表3-1
狀態(tài)
δ/mm
HV
深沖態(tài)
>2.5
≤170
≤2.5
≤165
4J34抗拉強(qiáng)度 絲材和帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)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
4J34室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
4J34硬度 合金帶材（退火態(tài)）硬度見表3-3。
4J34拉伸性能 合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-3。
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ/%
HV
539
343
32
158
4J34持久和蠕變性能
4J34疲勞性能
4J34彈性性能 彈性模量E=142GPa。
四、錨點(diǎn)4J34組織結(jié)構(gòu)
4J34相變溫度 4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。
4J34時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4J34合金組織結(jié)構(gòu) 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(yīng)出現(xiàn)馬氏體組織。
當(dāng)合金成分不當(dāng)時(shí)，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(zhuǎn)變。相變時(shí)伴隨著體積膨脹效應(yīng)。合金的膨脹系數(shù)相應(yīng)增高，致使封接件的內(nèi)應(yīng)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(xué)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(jìn)γ→α相變[2,5,6]。
4J34晶粒度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，深沖態(tài)帶材的晶粒度應(yīng)不小于7級，小于7級的晶粒不得超過面積的10%。對厚度小于0.13mm的帶材，估計(jì)平均晶粒度時(shí)，沿帶材厚度方向晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。
五、錨點(diǎn)4J34工藝性能與要求
4J34成形性能 該合金具有良好的冷、熱加工性能，可制成各種復(fù)雜形狀的零件。但應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。在冷加工時(shí)，帶材的冷應(yīng)變率大于70%，退火后會引起塑性各向異性。應(yīng)變率在10%～15%內(nèi)，合金在退火時(shí)會導(dǎo)致晶粒急劇長大，也將產(chǎn)生合金的塑性各向異性。當(dāng)最終應(yīng)變率為60%～65%，晶粒度7～8.5級時(shí)，其塑性各向異性最小。
4J34焊接性能 該合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當(dāng)合金中鋯含量大于0.06%時(shí)，將影響板材的氬弧焊焊接質(zhì)量，甚至使焊縫開裂。
該合金的零件在與陶瓷封接前，應(yīng)進(jìn)行退火、清洗、鍍鎳，然后與金屬化后再鍍鎳的陶瓷件用銀焊封接。
4J34零件熱處理工藝 熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火。
(1)消除應(yīng)力退火 為消除零件在機(jī)械加工后的殘存應(yīng)力，要進(jìn)行消除應(yīng)力退火：470～540℃，保溫1～2h，爐冷或空冷。
(2)中間退火 為消除合金在冷軋、冷拔、冷沖壓過程引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在干氫、分解氨或真空中加熱到750～900℃，保溫15min～1h，然后爐冷、空冷或水淬。
該合金不能用熱處理硬化。
4J34表面處理工藝 表面處理可用噴砂、拋光、酸洗。該合金具有良好的電鍍性能，表面能鍍金、銀、鎳、鉻等金屬。
4J34切削加工與磨削性能 該合金切削加工特性和奧氏體不銹鋼相似。加工時(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，低速切削加工。切削時(shí)可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。
