4J34膨脹合金

4J34

?材料牌號：4J34精密合金

俄羅斯牌號：31HК(Ni31Co20)/24HК(Ni25Co28)

美國牌號：Ceramvar(Ni27Co25)

德國牌號：Vacon20(Ni28Co20)

一、4J34精密合金概述：

4J34是結(jié)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(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。

1、4J34材料牌號：4J34。

2、4J34相近牌號：見表1-1。

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。

5、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。

6、4J34品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：品種有絲、管、板、帶和棒材。

7、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。

8、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，應(yīng)根據(jù)使用溫度嚴(yán)格檢驗低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛材時應(yīng)嚴(yán)格檢驗其氣密性。

二、4J34物理及化學(xué)性能：

1、4J34熱性能：

(1)、4J34熔化溫度范圍：該合金溶化溫度約為1450℃

(2)、4J34熱導(dǎo)率：

(3)、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。

4J34膨脹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。

2、4J34密度：ρ=8.29g/cm3

3、4J34電性能：

(1)、4J34電阻率： ρ=0.45μΩ·m

(2)、4J34電阻溫度系數(shù)：

4、4J34磁性能：

(1)、4J34居里點：Tc=470℃

(2)、4J34合金的磁性能：見表2-6。

在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強度Br=0.89T,矯頑力Hc=83.2A/m

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。

三、4J34力學(xué)性能：

1、4J34技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：

(1)、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。

3、4J34持久和蠕變性能：

4、4J34疲勞性能 ：

5、4J34彈性性能： 彈性模量E=142GPa。

四、4J34組織結(jié)構(gòu)：

1、4J34相變溫度：4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。

2、4J34時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：

3、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，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]。

4、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，估計平均晶粒度時，沿帶材厚度方向晶粒個數(shù)應(yīng)不少于8個。

五、4J34工藝性能與要求：

1、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，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，其塑性各向異性最小。

2、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，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。

3、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。

4、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。

5、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。加工時采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，低速切削加工。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。