集生產(chǎn)制造、 開發(fā)銷售特種合金材料的企業(yè)
4J33是一種定膨脹封接鐵鎳鈷合金
主要用途：
與95%Al203等陶瓷進行匹配封接
主要特征：
在-60-
+600℃范圍內(nèi)具有與95%AL203陶瓷相近的線熱膨脹系數(shù)
4J33膨脹合金
一、4J33概述
4J33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)。主要用于和陶瓷進行匹配封接，是電真空工業(yè)中重要的封接結(jié)構(gòu)材料。
4J33材料牌號 4J33。
4J33相近牌號 見表1-1。
表1-1
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俄羅斯 |
美國 |
日本 |
德國 |
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33HК(Ni33Co17) |
- |
KV-4(Ni33Co17) |
- |
4J33材料的技術(shù)標準 YB/T 5234-1993《瓷封合金4J33、4J34技術(shù)條件》。
4J33化學成分 見表1-2。
表1-2%
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C |
Mn |
Si |
P |
S |
Ni |
Co |
Fe |
|
≤ |
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|
|
|
|
|
|
|
0.05 |
0.50 |
0.30 |
0.020 |
0.020 |
32.0～33.6 |
14.0～15.2 |
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。
4J33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。
4J33品種規(guī)格與供應狀態(tài) 上海晟通金屬可供品種有絲、管、板、帶和棒材。
4J33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。
4J33應用概況與特殊要求 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)臒崽幚恚员ＷC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、4J33物理及化學性能
4J33熱性能
4J33熔化溫度范圍 該合金溶化溫度約為1450℃。
4J33熱導率 4J33合金熱導率λ=17.6W/(m?℃)。
4J33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。
表2-2
|
/10-6℃-1 |
|
|
/10-6℃-1 |
|
|
|
|
20～400℃ |
20～500℃ |
20～600℃ |
20～300℃ |
20～400℃ |
20～500℃ |
20～600℃ |
|
6.0～6.8 |
6.6～7.4 |
- |
6.3 |
6.1 |
6.9 |
8.3 |
4J33電性能
4J33電阻率 ρ=0.46μΩ·m。
4J33電阻溫度系數(shù) 見表2-4。
表2-4
|
溫度范圍/℃ |
20～100 |
20～200 |
20～300 |
20～400 |
20～500 |
|
αR/10-3℃-1 |
4.2 |
4.1 |
3.9 |
3.6 |
3.2 |
4J33磁性能
4J33居里點 Tc=440℃。
4J33合金的磁性能 見表2-6。
表2-6
|
H/(A/m) |
B/T |
H/(A/m) |
B/T |
|
8 |
1.0×10-2 |
160 |
0.89 |
|
16 |
2.2×10-2 |
400 |
1.19 |
|
24 |
3.9×10-2 |
800 |
1.35 |
|
40 |
9.1×10-2 |
2000 |
1.49 |
|
80 |
0.47 |
4000 |
1.61 |
在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=1.06T,矯頑力Hc=63.2A/m。
4J33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、4J33力學性能
4J33技術(shù)標準規(guī)定的性能
4J33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 |
4J33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 |
4J33室溫及各種溫度下的力學性能
4J33硬度 合金帶材（退火態(tài)）硬度見表3-3。
4J33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 |
4J33持久和蠕變性能
4J33疲勞性能
4J33彈性性能 彈性模量E=139GPa。
四、4J33組織結(jié)構(gòu)
4J33相變溫度 4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。4J33較4J34組織穩(wěn)定。
4J33時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4J33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(zhuǎn)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(nèi)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。
4J33晶粒度 標準規(guī)定，深沖態(tài)帶材的晶粒度應不小于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)應不少于8個。
冷應變率為60%～70%的1mm厚4J33帶材，在表4-1所示溫度下退火，空冷后，按YB 027－1992附錄A進行晶粒度評級，結(jié)果見表4-1。
表4-1
|
退火溫度/℃ |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
|
晶粒度級別 |
開始再結(jié)晶 |
>10 |
>10 |
10 |
10 |
8.0 |
6.5 |
5.0 |
4.0 |
五、4J33工藝性能與要求
4J33成形性能 該合金具有良好的冷、熱加工性能，可制成各種復雜形狀的零件。但應避免在含硫的氣氛中加熱。在冷加工時，帶材的冷應變率大于70%，退火后會引起塑性各向異性。應變率在10%～15%內(nèi)，合金在退火時會導致晶粒急劇長大，也將產(chǎn)生合金的塑性各向異性。當最終應變率為60%～65%，晶粒度7～8.5級時，其塑性各向異性最小。
4J33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，應進行退火、清洗、鍍鎳，然后與金屬化后再鍍鎳的陶瓷件用銀焊封接。
4J33零件熱處理工藝 熱處理可分為：消除應力退火、中間退火。
(1)消除應力退火 為消除零件在機械加工后的殘存應力，要進行消除應力退火：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。
4J33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。
4J33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。
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