4J42膨胀合金（百科）

4J42是什么材料？

4J42是一种定膨胀合金，也被称为封接合金。它属于铁镍钴合金体系。

命名规则： “4J”是中国国标（GB）中“精密合金”的代号，“42”代表其镍含量的平均值约为42%。

主要用途： 它的主要设计目的是用于与相应的软玻璃或陶瓷进行气密封接。在电子、电真空器件（如晶体管、集成电路、微波管、真空电容器等）中，需要将金属引线或外壳与绝缘的玻璃或陶瓷封装在一起，并且要求连接处绝对密封且不漏气。4J42就是为了满足这种需求而开发的。

4J42的特性

4J42的特性可以概括为以下几个核心点：

1. 关键特性：匹配的线热膨胀系数

这是4J42最核心、最重要的特性。在一定的温度范围内（通常是20°C 到 400°C 或 450°C），它的平均线热膨胀系数与特定的软玻璃或95%氧化铝陶瓷的线热膨胀系数非常接近。

好处： 当器件从高温封接状态冷却到室温时，金属和玻璃/陶瓷会以相近的速率收缩。这避免了因为两者收缩率差异过大而产生的巨大热应力，从而防止封接处开裂或漏气，确保了封接的可靠性和气密性。

2. 优异的封接性能

由于其匹配的膨胀特性，它能与软玻璃和陶瓷形成牢固、致密、真空气密的封接界面。

3. 良好的力学与物理性能

可加工性： 4J42合金具有良好的延展性，可以进行冷加工（如拉丝、冲压、弯曲）以制成各种复杂的形状（如引线、管座、外壳）。

可焊性： 易于进行锡焊、银铜焊等多种焊接。

居里温度： 4J42具有铁磁性，但其居里点（约360°C）在工作温度范围内，需要注意磁性变化对某些应用的影响。

4. 稳定的组织与性能

在适当的退火处理后，4J42合金能获得稳定的奥氏体组织，确保其膨胀特性在长期使用和温度循环中保持稳定。

主要技术参数（典型值）

为了方便您理解，这里列出一些典型参数：

特性

典型值/描述

主要成分

镍(Ni): 41.5~42.5%， 钴(Co): 余量（与Ni共同调节性能）， 铁(Fe): 余量

平均线膨胀系数

(4.5 ~ 5.5) × 10⁻⁶ /°C （在20~400°C范围内）

密度

约 8.2 g/cm³

居里点

约 360 °C

抗拉强度

退火态： ≥ 540 MPa

伸长率

退火态： ≥ 30%

匹配封接材料

DM-305、DM-308等软玻璃，以及95%氧化铝陶瓷

与另一种常见封接合金4J29（可伐合金）的对比

您可能也听说过4J29（Kovar，可伐合金），它们非常相似但有重要区别：

4J29： 镍29%，钴17%，余铁。其膨胀特性与硬玻璃（如硼硅玻璃） 匹配，是国际上最通用的硬玻璃封接合金。

4J42： 镍含量更高，不含或含有极少的特定钴含量。其膨胀系数通常比4J29略高，专门用于与软玻璃和95%氧化铝陶瓷封接。

简单总结：选择哪种合金取决于你要封接的玻璃或陶瓷类型。

应用领域总结

电真空器件： 行波管、磁控管、速调管等的引出端和外壳。

半导体器件： 晶体管、集成电路的封装外壳（特别是陶瓷封装）。

激光器与光学器件的封装。

需要与软玻璃或特定陶瓷进行精密、气密封接的任何电子或光电器件。

希望这个详细的解释能帮助您全面了解4J42这种材料。