4J34陶瓷封接合金 成分标准

· 4J34一、4J34概述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。表1-1[1～3]俄罗斯美国日本德国31HК(Ni31Co20)24HК(Ni25Co28)Ceramvar(Ni27Co25)-Vacon20(Ni28Co20)1.3 4J34材料的技术标准 YB/T 5234-1993《瓷封合金4J34、4J34技术条件》。1.4 4J34化学成分  见表1-2。表1-2%CMnSiPSNiCoFe≤0.050.500.300.0200.02028.5～29.519.5～20.5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2-2。4J34合金的膨胀曲线见图2-1。表2-1                                       表2-2[1]/10-6℃-1/10-6℃-120～400℃20～500℃20～600℃20～300℃20～400℃20～500℃20～600℃6.3～7.1-7.8～8.56.86.46.88.22.2 4J34密度 ρ=8.29g/cm3[1,4]。2.3 4J34电性能2.3.1 4J34电阻率 ρ=0.45μΩ·m[1,4]。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。表2-6[1,2]H/(A/m)B/TH/(A/m)B/T80.7×10-21600.65161.5×10-24001.01242.7×10-28001.21405.6×10-220001.46800.2540001.62在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。三、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。表3-1状态δ/mmHV深冲态>2.5≤170≤2.5≤1653.1.2 4J34抗拉强度 丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。表3-2状态代号状态σb/MPa丝材带材R软态<585<570Y硬态>860>7003.2 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。表3-3[1,2,4]σb/MPaσP0.2/MPaδ/%HV539343321583.3 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。当最终应变率为60%～65%，晶粒度7～8.5级时，其塑性各向异性最小。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：470～540℃，保温1～2h，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750～900℃，保温15min～1h，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。