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4J33
一、4J33概述
4J33是結(jié)合我國(guó)的陶瓷特點(diǎn)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。
1.14J33材料牌號(hào)4J33。
1.24J33相近牌號(hào)見(jiàn)表1-1。
表1-1[1~3]
俄羅斯 | 日本 | 德國(guó) | |
33HК(Ni33Co17) | - | KV-4(Ni33Co17) | - |
1.34J33材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YB/T5234-1993《瓷封合金4J33、4J34技術(shù)條件》。
1.44J33化學(xué)成分見(jiàn)表1-2。
表1-2%
C | Mn | Si | P | S | Ni | Co | Fe |
≤ | |||||||
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(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。
1.54J33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(yàn)試樣,在保護(hù)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。
1.64J33品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)品種有絲、管、板、帶和棒材。
1.74J33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。
1.84J33應(yīng)用概況與特殊要求該合金經(jīng)航空工廠使用,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、引出盤(pán)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(shí),應(yīng)根據(jù)使用溫度嚴(yán)格檢驗(yàn)低溫組織穩(wěn)定性。在加工過(guò)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(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其氣密性。
二、4J33物理及化學(xué)性能
2.14J33熱性能
2.1.14J33熔化溫度范圍該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。
2.1.24J33熱導(dǎo)率4J33合金熱導(dǎo)率λ=17.6W/(m?℃)[1,2]。
2.1.34J33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(jiàn)表2-1。
該合金的平均線膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-2。4J33合金的膨脹曲線見(jiàn)圖2-1。
表2-1 表2-2[1]
/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 |
2.24J33密度ρ=8.27g/cm3[1,4]。
2.34J33電性能
2.3.14J33電阻率ρ=0.46μΩ?m[1,4]。
2.3.24J33電阻溫度系數(shù)見(jiàn)表2-4。
表2-4[1,2]
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 |
2.44J33磁性能
2.4.14J33居里點(diǎn)Tc=440℃[1,2]。
2.4.24J33合金的磁性能見(jiàn)表2-6。
表2-6[1,2]
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(yīng)強(qiáng)度Br=1.06T,矯頑力Hc=63.2A/m[1,2]。
2.54J33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、4J33力學(xué)性能
3.14J33技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
3.1.14J33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(yàn)。
表3-1
狀態(tài) | δ/mm | HV |
深沖態(tài) | >2.5 | ≤170 |
≤2.5 | ≤165 |
3.1.24J33抗拉強(qiáng)度絲材和帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。
表3-2
狀態(tài)代號(hào) | 狀態(tài) | σb/MPa | |
絲材 | 帶材 | ||
R | 軟態(tài) | <585 | <570 |
Y | 硬態(tài) | >860 | >700 |
3.24J33室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
3.2.14J33硬度合金帶材(退火態(tài))硬度見(jiàn)表3-3。
3.2.24J33拉伸性能合金(退火態(tài))在室溫的拉伸性能見(jiàn)表3-3。
表3-3[1,2,4]
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ/% | HV |
539 | 343 | 32 | 158 |
3.34J33持久和蠕變性能
3.44J33疲勞性能
3.54J33彈性性能彈性模量E=139GPa。
四、4J33組織結(jié)構(gòu)
4.14J33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。
4.24J33時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.34J33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(shí),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(shí)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(huì)促進(jìn)γ→α相變[2,5,6]。
4.44J33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(jí),小于7級(jí)的晶粒不得超過(guò)面積的10%。對(duì)厚度小于0.13mm的帶材,估計(jì)平均晶粒度時(shí),沿帶材厚度方向晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。
冷應(yīng)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YB027-1992附錄A進(jìn)行晶粒度評(píng)級(jí),結(jié)果見(jiàn)表4-1。
表4-1
退火溫度/℃ | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
晶粒度級(jí)別 | 開(kāi)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
5.14J33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)避免在含的氣氛中加熱。在冷加工時(shí),帶材的冷應(yīng)變率大于70%,退火后會(huì)引起塑性各向。應(yīng)變率在10%~15%內(nèi),合金在退火時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶粒急劇長(zhǎng)大,也將產(chǎn)生合金的塑性各向。當(dāng)終應(yīng)變率為60%~65%,晶粒度7~8.5級(jí)時(shí),其塑性各向小。
5.24J33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(shí),將影響板材的氬弧焊焊接質(zhì)量,甚至使焊縫開(kāi)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。
5.34J33零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(jī)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(guò)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。
5.44J33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。
5.54J33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。該合金磨削性能良好。
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