4J54

鐵鎳定膨脹玻封合金4J54

目 錄

概述--------------------------------------------------------------- 3

----------1.1、材料牌號(hào)

----------1.2,、相近牌號(hào)

----------1.3,、材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

----------1.4、化學(xué)成分

----------1.5,、熱處理制度

----------1.6,、品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)

----------1.7、熔煉與鑄造工藝

----------1.8,、應(yīng)用概況與特殊要求

特理及化學(xué)性能------------------------------------------------3

----------2.1,、熱性能

----------2.2,、密度

----------2.3,、電性能

----------2.4,、磁性能

----------2.5、化學(xué)性能

力學(xué)性能---------------------------------------------------------4

----------3.1,、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

----------3.2,、室溫下及各種溫度下的力學(xué)性能

----------3.3、持久和蠕變性能

----------3.4,、疲勞性能

----------3.5,、彈性性能

組織機(jī)構(gòu)---------------------------------------------------------4

----------4.1、相應(yīng)溫度

----------4.2,、合金組織機(jī)構(gòu)

----------4.3,、時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

工藝性能與要求------------------------------------------------4

----------5.1、成形性能

----------5.2,、焊接性能

----------5.3,、零件熱處理工藝

----------5.4、表面處理工藝

----------5.5,、切削加工與磨削性能

4J54概述

 鐵鎳定膨脹合金是通過(guò)調(diào)整鎳含量而獲得在給定溫度范圍內(nèi)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(diǎn)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(jié)構(gòu)材料,。

 1.14J54材料牌號(hào)4J54。

1.2 4J54相近牌號(hào) 見表1-1,。

表1-1[1～3]

俄羅斯美國(guó)英國(guó)日本法國(guó)德國(guó)

----N54Vacodil 540

FeNi54

1.3 4J54材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YB/T 5235-1993《鐵鎳鉻,、鐵鎳封接合金技術(shù)條件》,。

1.4 4J54化學(xué)成分 見表1-2,。

 表1-2[4]  %

CMnSiPSAlCoNiFe

≤

0.050.800.300.0200.020--53.5～54.5余量

在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳含量偏離表1-2規(guī)定的范圍,。

 1.5 4J54熱處理制度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗(yàn)試樣其熱處理制度：在保護(hù)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(yīng)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(yīng)爐,、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉,。

1.8 4J54應(yīng)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(yīng)用中應(yīng)使選用的封接材料與合金的膨脹系數(shù)相配,。熱處理時(shí)應(yīng)控制其晶粒度，以保證材料具有良好的深沖引伸性能,。當(dāng)使用鍛,、軋材時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)材料的氣密性。

二,、4J54物理及化學(xué)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℃[1,2],。

2.1.2 4J54熱導(dǎo)率λ=18.8W/(m·℃)[1,2]。

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(biāo)準(zhǔn)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℃

10.2～11.410.2～11.4-

2.2 4J54密度ρ=8.28g/cm3[1,2],。

2.3 4J54電性能電阻率ρ=0.42μΩ·m[1,2]。

表2-2[1,2]

/10-6℃-1

20～100℃20～200℃20～300℃20～350℃20～400℃20～450℃20～500℃20～600℃

10.712.710.710.710.810.310.811.2

2.4 4J54磁性能

2.4.1 4J54居里點(diǎn) Tc=530℃[1,2],。

 2.4.2 4J54合金的磁性能

2.5 4J54化學(xué)性能 合金在大氣,、淡水和海水中有

較好的耐腐蝕性,。

4J54力學(xué)性能

3.1 4J54技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.1.1 4J54硬度 深沖態(tài)帶材應(yīng)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(yàn)。

3.1.2 4J54抗拉強(qiáng)度 合金帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合

表3-2的規(guī)定,。

3.2 4J54室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

 3.2.1 4J54硬度 該合金（退火態(tài)）硬度HV約為135[1,2],。

 表3-1[4] 表3-2[4]

δ/mmHV狀態(tài)代號(hào)狀態(tài)σb/MPa

<2.5≤170R軟態(tài)<590

≤2.5≤165I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[1,2,4]

0

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[1,2],。

四,、4J54組織結(jié)構(gòu)

4.1 4J54相變溫度 

4.2 4J54時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3 4J54合金組織結(jié)構(gòu)該合金為穩(wěn)定的奧氏體組織。

4.4 4J54晶粒度 合金深沖帶的晶粒度應(yīng)不小于7級(jí),，小于7級(jí)的晶粒度不得超過(guò)面積的10%。厚度小于0.13mm的帶材估計(jì)平均晶粒度時(shí),，沿帶材厚度方向的晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè),。

五、4J54工藝性能與要求

 5.1 4J54成形性能該合金很容易進(jìn)行冷,、熱加工,。熱加工溫度不宜過(guò)高，加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),，應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。當(dāng)帶材冷應(yīng)變率大于75%時(shí),，退火后會(huì)引起塑性各向異性,。冷應(yīng)變率在10%～15%,，加熱到950～1050 ℃時(shí)（在釬焊過(guò)程中不可避免）晶粒顯著長(zhǎng)大，致使合金塑性降低,，對(duì)于薄的截面還可能喪失金屬的真空氣密性,。因此成品的終應(yīng)變率應(yīng)控制在60%左右[2,，5]。

 5.2 4J54焊接性能 該合金具有良好的焊接性能,，可釬焊和點(diǎn)焊,。該合金與軟玻璃等材料封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理,。

 5.3 4J54零件熱處理工藝 熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火及預(yù)氧化處理,。

(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：430～540℃,，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(guò)程中引起的加工硬化現(xiàn)象,，以利于繼續(xù)加工,。工件需在真空或保護(hù)氣氛中,，加熱到700～800℃，保溫30～60min,，然后爐冷、空冷或

水淬,。

(3)預(yù)氧化處理 該合金作封接材料使用時(shí),，在封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。使合金表面生成一層厚度均勻,、致密的氧化膜。零件在1100℃下,，在飽和濕氫中，加熱30min,，然后在大約800℃的空氣中氧化5～10min。零件的增重在0.1～0.3mg/cm2為適宜[6],。

 該合金不能用熱處理硬化。

5.4 4J54表面處理工藝 在熱處理,、焊接或玻封之前，必須清除金屬表面污物,、油脂,。氧化層嚴(yán)重時(shí)可采用噴砂或先在熔融堿液中浸泡,，然后再酸洗。輕微氧化皮可用25%鹽酸溶液在70℃下酸洗,。

5.5 4J54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,。磨削性能良好。