FeNi45铁镍合金（百科）

FeNi45是什么材料？

FeNi45，通常也被称为 4J45（这是中国国标GB的牌号），是一种典型的定膨胀铁镍合金，属于精密合金或功能合金的范畴。

名称解析： “FeNi”代表其基本成分为铁（Fe）和镍（Ni），“45”表示其镍含量约为45%（实际范围通常在44.5%-45.5%）。

核心类别： 它是一种“封接合金”，主要用于与软玻璃或陶瓷进行气密封接。

关键原理： 这种材料的神奇之处在于，通过精确控制镍含量，使其在一定的温度范围内（通常是20°C至400°C或500°C）的热膨胀系数与特定的软玻璃或氧化铝陶瓷的热膨胀系数非常接近。

FeNi45的特性

FeNi45的特性可以概括为以下几个方面：

1. 核心物理特性

匹配的热膨胀系数： 这是它最重要的特性。在20°C至400°C范围内，其平均线膨胀系数通常在 (7.0 ~ 8.5) × 10⁻⁶/°C，这个范围与许多钡硅酸盐软玻璃、以及某些类型的陶瓷（如95%氧化铝陶瓷）的膨胀系数相匹配。

居里温度： 约360°C。在居里温度以下，材料具有铁磁性；超过此温度，则转变为顺磁性，其热膨胀曲线也会在此点发生明显转折。

2. 机械性能

良好的力学性能： 它具有不错的强度和延展性，可以通过冷加工来进一步提高强度和硬度。

可加工性： 无论是冷态还是热态，都具备良好的压力加工性能，可以制成丝、带、管、棒、板等各种形态。

3. 化学与电学性能

耐腐蚀性： 在常温下，它对干燥空气和水蒸气的耐腐蚀性优于普通碳钢，但逊于不锈钢。在潮湿环境中仍需防护。

电学性能： 具有较高的电阻率。

4. 特殊工艺特性

封接性能优异： 由于其膨胀系数与玻璃/陶瓷匹配，在封接后冷却过程中产生的热应力很小，从而避免了玻璃或陶瓷的炸裂，实现了可靠的真空气密封接。

需要热处理： 为了获得稳定且一致的膨胀特性，材料在最终使用前通常需要在氢气或真空环境下进行退火处理，以消除加工应力并使晶粒结构均匀化。

主要应用领域

基于以上特性，FeNi45主要应用于需要实现金属与玻璃/陶瓷之间电真空密封的领域：

电真空器件：

电子管： 作为引出线或管座，将内部的电极电路引出到外部。

微波管： 如磁控管、行波管等。

真空电容器、真空继电器。

半导体和集成电路：

某些特殊封装，特别是高可靠性的军用或航空航天级器件。

激光器：

用于封装激光器的电极部分。

其他精密仪器：

需要玻璃-金属或陶瓷-金属封接的传感器、探测器等。

与其他常见封接合金的对比

为了更好地理解FeNi45，可以将其与另外两种经典的铁镍封接合金进行比较：

特性/合金

FeNi45 (4J45)

FeNi42 (4J42, 可伐合金)

FeNi29Co17 (4J29, 科瓦合金)

主要成分

Fe-45%Ni

Fe-42%Ni

Fe-29%Ni-17%Co

膨胀系数 (×10⁻⁶/°C)

~7.0-8.5

~4.5-5.5

~4.5-5.0

匹配材料

软玻璃、某些陶瓷

硬玻璃、部分陶瓷

硼硅酸硬玻璃（如Pyrex）、95%氧化铝陶瓷

居里温度

~360°C

~330°C

~430°C

特点

中等膨胀系数

较低膨胀系数，成本较低

应用最广，与陶瓷匹配性极佳，强度高

总结一下：

FeNi45（4J45）是一种专门设计用于与软玻璃和部分陶瓷进行匹配封接的铁镍基精密合金。其最核心的特性是在特定温度范围内具有可控且稳定的热膨胀系数，从而确保在电子真空器件的制造中实现牢固、可靠的气密封接。