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4J29胀大合金

一、4J29概述

    4J29合金又称可伐(Kovar)合金。该合金在20～450℃具有与硅硼硬玻璃附近的线胀大系数，居里点较高，并有杰出的低温安排安稳性。合金的氧化膜细密，能很好地被玻璃滋润。且不与*效果，适合在含*放电的外表中运用。是电真空器材首要密封结构材料。

1.1 4J29材料牌号 4J29。

1.2 4J29附近牌号 见表1-1。

                                               表1-1

俄罗斯 美国 英国 日本 法国 德国

29HК Kovar Nilo K KV-1 Dilver P0 Vacon 12

29HК-BИ Rodar Techallony Glasseal 29-17 Telcaseal KV-2 KV-3 Dilver P1 Silvar 48

1.3 4J29材料的技能标准 YB/T 5231-1993《铁镍钴玻封合金4J29和4J44技能条件》。

1.4 4J29化学成分 见表1-2。

                                       表1-2%

C Mn Si P S Cu Cr Mo Ni Co Fe

≤

0.03 0.5 0.30 0.020 0.020 0.20 0.20 0.20 28.5～29.5 16.8～7.8 余量

在均匀线胀大系数到达标准规则条件下，答应镍、钴含量违背表1-2规则规模。铝、镁、锆和钛的含量各不大于0.10%，其总量应不大于0.20%。

1.5 4J29热处理准则 标准规则的胀大系数及低温安排安稳性的功能查验试样，在氢气气氛中加热至900℃±20℃,保温1h，再加热至1100℃±20℃，保温15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。

1.6 4J29种类规格与直销状况 种类有丝、带、板、管和棒材。

1.7 4J29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 4J29运用概略与特殊要求 该合金是世界通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。经航空工厂长期运用，功能安稳。首要用于电真空元器材如发射管、振动管、点燃管、磁控管、晶体管、密封插头、继电器、集成电路的引出线、底盘、外壳、支架等的玻璃封接。在运用中应使选用的玻璃与合金的胀大系数相匹配。依据运用温度严厉查验其低温安排安稳性。在加工过程中应进行恰当的热处理，以确保材料具有杰出的深冲引伸功能。当运用锻材时应严厉查验其气密性。

二、4J29物理及化学功能 

2.1 4J29热功能                                        

2.1.1 4J29溶化温度规模 该合金溶化温度约为1450℃。

2.1.2 4J29热导率 见表2-1。

                                             表2-1

θ/℃ 100 200 300 400 500

λ/(W/(m·℃)) 20.6 21.5 22.7 23.7 25.4

2.1.3 4J29比热容 在0℃时，比热容为440J/(kg•℃)；在430℃时，比热容为649J/(kg•℃)。

2.1.4 4J29线胀大系数 标准规则α1(20～400℃)=(4.6～5.2)×10-6℃-1；α1(20～450℃)=(5.1～5.5)×10-6℃-1(当用于晶体管时上限为5.6×10-6℃-1)。

合金的均匀线胀大系数见表2-2。合金的胀大曲线见图2-1。

2.2 4J29密度

2.3 4J29电功能

2.3.1 4J29电阻率 ρ=0.48μΩ·m。

                                        表2-2

θ/℃ /10-6℃-1 θ/℃ /10-6℃-1

20～60 7.8 20～500 6.2

20～100 6.4 20～550 7.1

20～200 5.9 20～600 7.8

20～300 5.3 20～700 9.2

20～400 5.1 20～800 10.2

20～450 5.3 20～900 11.4

2.3.1 4J29电阻温度系数 见表2-3。

                                                表2-3

温度规模/℃ 20～50 20～85 20～100 20～200 20～300 20～400

αR/10-3℃-1 3.7 3.7 3.9 3.9 3.7 3.3

2.4 4J29磁功能

2.4.1 4J29居里点 Tc=430℃。

2.4.2 4J29合金的磁功能 见表2-4。

    在4000A/m下，剩下磁感应强度Br=0.98T，矫顽力Hc=68.8A/m。

2.5 4J29化学功能 合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。

                                           表2-4

H/(A/m) B/T H/(A/m) B/T H/(A/m) B/T

8 0.9×10-2 80 0.35 2000 1.47

16 2.1×10-2 160 0.81 4000 1.61

24 3.6×10-2 400 1.17

40 8.3×10-2 800 1.34

三、4J29力学功能

3.1 4J29技能标准规则的功能

3.1.1 4J29硬度 深冲态带材的硬度应契合表3-1的规则。厚度不大于0.2mm时不作硬度查验。

3.1.2 4J29抗拉强度 丝材和带材的抗拉强度应契合表3-2的规则。

                                        表3-1

状况 δ/mm 硬度HV

深冲态 >2.5 ≤170

≤2.5 ≤165

                                         表3-2

状况代号 状况 σb/MPa

丝材 带材

R 软态 <585 <570

1/4I 1/4硬态 585～725 520～630

1/2I 1/2硬态 655～795 590～700

3/4I 3/4硬态 725～860 600～770

I 硬态 >850 >700

3.2 4J29室温及各种温度下的力学功能 

3.2.1 4J29硬度 冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的硬度见图3-1。

3.2.2 4J29拉伸功能 合金（退火态）在室温的拉伸功能见表3-3。冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的拉伸功能见图3-2。

                                     表3-3

σb/MPa σP0.2/MPa δ/%

520 330 30

3.3 4J29耐久和蠕变功能

3.4 4J29疲惫功能 

3.5 4J29弹性功能 

3.5.1 4J29弹性模量 E=138GPa。

四、4J29安排结构

4.1 4J29相变温度 γ→α相变温度在-80℃以下。           

4.2 4J29时刻-温度-安排改变曲线 

4.3 4J29合金安排结构 合金按1.5规则的热处理准则处理后，再经-78.5℃冷冻，大于等于4h不该呈现马氏体安排。但当合金成分不其时，在常温或低温下将发作不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)改变，相变时伴随着体积胀大效应。合金的胀大系数相应增高，致使封接件的内应力剧增，乃至形成部分损坏。影响合金低温安排安稳性的首要要素是合金的化学成分。从Fe-Ni-Co三元相图中能够看到，镍是安稳γ相的首要元素，镍含量偏高有利于γ相的安稳。随合金总变形率添加其安排越趋向安稳。合金成分偏析也或许形成部分区域的γ→α相变。此外晶粒粗大也会促进γ→α相变。

4.4 4J29晶粒度 标准规则深冲态带材的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒不得超越面积的10%。厚度小于0.13mm的带材估量均匀晶粒度时，沿带材厚度方向晶粒个数应不少于8个。

冷应变率为60%～70%的厚的带材，在表4-1所示温度下退火1h,空冷后，按YB 027-1992附录A评级，其晶粒度见表4-1。

                                                 表4-1

退火温度/℃ 675 700 750 800 900 1000 1100 1200

晶粒度等级 开端再结晶 >10 >10 10 7.5 5.0 4.0 3.0

五、4J29工艺功能与要求

5.1 4J29成形功能 该合金具有杰出的冷、热加工功能，可制成各种杂乱形状的零件。但应防止在含硫的气氛中加热。在冷轧时，当带材的冷应变率大于70%时，退火后会引起塑性各向异性；冷应变率在10%～15%规模时，合金在退火后会导致晶粒急剧长大，也将发生合金的塑性各向异性。当终究应变率为60%～65%，晶粒度为7～8.5级时，其塑性各向异性最小[2,4,7～9]。

合金带材的杯突值与厚度的联系见图5-1。

5.2 4J29焊接功能 该合金可选用钎焊、熔焊、电阻焊等办法与铜、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，乃至使焊缝开裂。

该合金与玻璃封接前，应清洗洁净，随后进行高温湿氢处理、预氧化处理。

5.3 4J29零件热处理工艺 热处理可分为：消除应力退火、中间退火、净化去气处理、预氧化处理。

(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、冷冲压过程中引起的加工硬化现象，以利于持续加工。工件需在干氢、分化*或真空中，加热到750～900℃，保温14min～1h，然后炉冷，空冷或水淬。

(3)净化去气处理 零件成形后，预氧化处理前，需进行湿氢处理，处理前应进行除油。作业需在饱满湿氢中，加热到950～1050℃，保温10～30min,然后炉冷。

(4)预氧化处理 合金在湿氢处理后，熔封前一般要进行预氧化处理，使合金表面生成一层厚度均匀、细密的氧化膜，该氧化膜与基体结合结实，且能很好地与熔融的玻璃滋润。零件在湿氢处理后，在大约800℃的空气中氧化。零件的增重在0.2～0.4mg/cm2规模为宜。

该合金不能用热处理硬化。

5.4 4J29表面处理工艺 表面处理可用喷砂、抛光、酸洗。

零件与玻璃封接后，为易于焊接，需去除封接时生成的氧化膜，可将零件在10%盐酸+10%硝酸的水溶液中，加热到70℃左右，酸洗2～5min。

该合金具有杰出的电镀功能，表面能镀金、银、镍、铬等金属。为便于零件间的焊接或热压粘结，常镀以铜、镍、金、锡的镀层。为改善高频电流的传导才能，下降触摸电阻以确保正常的*极发射特性，常镀以金、银的镀层。为进步器材的耐蚀功能可镀镍或金。

5.5 4J29切削加工与磨削功能 该合金切削特性和奥氏体不锈钢类似。加工时选用高速钢或硬质合金刀具，低速切削加工。切削时可运用冷却剂。该合金磨削功能杰出。

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此合金具有以下特性：

1.对氧化和复原环境的各种腐蚀介质都具有十分超卓的抗腐蚀才能

2.优异的抗点腐蚀和缝隙腐蚀的才能，而且不会发生因为*化物引起的应力腐蚀开裂

3.优异的耐无机酸腐蚀才能，如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸以及硫酸和盐酸的混合酸等

4.优异的耐各种无机酸混合溶液腐蚀的才能

5.温度达40℃时，在各种浓度的盐酸溶液中均能表现出很好的耐蚀功能

6.杰出的加工性和焊接性，无焊后开裂敏感性

7.具有壁温在-196～450℃的压力容器的制作认证

8.经美国腐蚀工程师协会NACE标准认证（MR-01-75）契合酸性气体环境运用的标准等级VII

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