4J34

     4J34是结合我国的陶瓷特点研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃~600℃温度范围内具有与95%Al2O3陶瓷相近的线膨胀系数。主要用于和陶瓷进行匹配封接,是电真空工业中重要的封接结构材料。
     1.1 4J34
材料牌号 4J34
1.2 4J34
相近牌号 见表1-1       
1-1[13]


 
俄罗斯

美国

日本

德国

31HК(Ni31Co20)
  24H
К(Ni25Co28)

Ceramvar(Ni27Co25)

-

Vacon20(Ni28Co20)

1.3 4J34材料的技术标准 YB/T 5234-1993《瓷封合金4J334J34技术条件》。
1.4 4J34
化学成分  见表1-2                                                                                                  1-2                                   %


  C

Mn

Si

P

S

Ni

Co

Fe

0.05

0.50

0.30

0.020

0.020

28.529.5

19.520.5

余量

在平均线膨胀系数达到标准规定条件下,允许镍、钴含量偏离表1-2规定范围。
1.5 4J34
热处理制度 标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样,在保护气氛或真空中加热到900℃±20,保温1h,以不大于5/min速度冷至200℃以下出炉。
1.6 4J34
品种规格与供应状态 品种有丝、管、板、带和棒材。
     1.7 4J34
熔炼与铸造工艺 用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。
1.8 4J34
应用概况与特殊要求 该合金经航空工厂长期使用,性能稳定。主要用于电真空元件与Al2O3陶瓷封接。制造大型电子管和磁控管的电极、引出盘和引出线。在使用中应使选用的陶瓷与合金的膨胀系数相匹配。当选用合金时,应根据使用温度严格检验低温组织稳定性。在加工过程中应进行适当的热处理,以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻材时应严格检验其气密性。
二、4J34物理及化学性能    
     2.1 4J34
热性能                                        
2.1.1 4J34
熔化温度范围 该合金溶化温度约为1450[1,2]
2.1.2 4J34
热导率  
2.1.3 4J34
线膨胀系数 标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-1
该合金的平均线膨胀系数见表2-24J34合金的膨胀曲线见图2-1
        
2-1                                       2-2[1]


  /10-6
-1


/10-6-1

20400

20500

20600

20300

20400

20500

20600

6.37.1

-

7.88.5

6.8

6.4

6.8

8.2

    2.2 4J34密度 见表2-3                                 2-3[1,4]


 
ρ/(g/cm3)

ρ/(μΩ·m)

8.29

0.45

2.3 4J34电性能
2.3.1 4J34
电阻率 见表2-3
2.3.2 4J34
电阻温度系数 
2.4 4J34
磁性能
2.4.1 4J34
居里点 Tc=470[1,2]  

 

 
2.4.2 4J34
合金的磁性能 见表2-6
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

4000A/m下,剩余磁感应强度Br=0.89T,矫顽力Hc=83.2A/m[1,2]
2.5 4J34
化学性能 该合金在大气、淡水和海水中具有较好的耐腐蚀性。
4J34
力学性能
3.1 4J34
技术标准规定的性能
3.1.1 4J34
硬度 深冲态带材的硬度应符合表3-1的规定。厚度不大于0.2mm的带材不做硬度检验。
3-1


 
状态

δ/mm

HV

深冲态

>2.5

170

2.5

165

3.1.2 4J34抗拉强度 丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。
 
3-2


 
状态代号

状态

σb/MPa

丝材

带材

R

软态

<585

<570

Y

硬态

>860

>700

3.2 4J34室温及各种温度下的力学性能
3.2.1 4J34
硬度 合金带材(退火态)硬度见表3-3
3.2.2 4J34
拉伸性能 合金(退火态)在室温的拉伸性能见表3-3
3-3[1,2,4]


 
σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

HV

539

343

32

158

    3.3 4J34持久和蠕变性能
     3.4 4J34
疲劳性能 
3.5 4J34
弹性性能 弹性模量E=142GPa

四、4J34组织结构
4.1 4J34
相变温度 4J34合金 γ→α相变温度在-80℃以下。           
4.2 4J34
时间-温度-组织转变曲线 
4.3 4J34
合金组织结构 该合金的组织为单相奥氏体。按1.5规定的热处理制度处理后,4J34再经-78.5℃下冷冻,不应出现马氏体组织。
当合金成分不当时,在常温或低温下将发生不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)转变。相变时伴随着体积膨胀效应。合金的膨胀系数相应增高,致使封接件的内应力剧增,甚至造成部分损坏。影响合金低温组织稳定性的主要因素是合金的化学成分。从Fe-Ni-Co三元相图中可以看到,镍是稳定奥氏体(γ)相的主要元素,镍含量偏高有利于γ相的稳定。随合金总变形率增加其组织愈趋向稳定。合金的成分偏析也可能造成局部区域的γ→α相变。此外,晶粒粗大也会促进γ→α相变[2,5,6]
4.4 4J34
晶粒度 标准规定,深冲态带材的晶粒度应不小于7级,小于7级的晶粒不得超过面积的10%。对厚度小于0.13mm的带材,估计平均晶粒度时,沿带材厚度方向晶粒个数应不少于8个。
五、4J34工艺性能与要求
5.1 4J34
成形性能 该合金具有良好的冷、热加工性能,可制成各种复杂形状的零件。但应避免在含硫的气氛中加热。在冷加工时,带材的冷应变率大于70%,退火后会引起塑性各向异性。应变率在10%15%内,合金在退火时会导致晶粒急剧长大,也将产生合金的塑性各向异性。当终应变率为60%65%,晶粒度78.5级时,其塑性各向异性小。
5.2 4J34
焊接性能 该合金可采用钎焊、熔焊、电阻焊等方法与铜、钢、镍等金属焊接。当合金中锆含量大于0.06%时,将影响板材的氩弧焊焊接质量,甚至使焊缝开裂。
该合金的零件在与陶瓷封接前,应进行退火、清洗、镀镍,然后与金属化后再镀镍的陶瓷件用银焊封接。
5.3 4J34
零件热处理工艺 热处理可分为:消除应力退火、中间退火。
(1)
消除应力退火 为消除零件在机械加工后的残存应力,要进行消除应力退火:470540℃,保温12h,炉冷或空冷。
(2)
中间退火 为消除合金在冷轧、冷拔、冷冲压过程引起的加工硬化现象,以利于继续加工。工件需在干氢、分解氨或真空中加热到750900℃,保温15min1h,然后炉冷、空冷或水淬。
该合金不能用热处理硬化。
5.4 4J34
表面处理工艺 表面处理可用喷砂、抛光、酸洗。该合金具有良好的电镀性能,表面能镀金、银、镍、铬等金属。
5.5 4J34
切削加工与磨削性能 该合金切削加工特性和奥氏体不锈钢相似。加工时采用高速钢或硬质合金刀具,低速切削加工。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能良好。