4J45铁镍钴合金（百科）

4J45是什么材料？

4J45 是中国国家标准（GB/T）中的牌号，它是一种定膨胀铁镍钴合金。

从类别上说，它属于玻封合金或封接合金。这类合金的主要特点是在一定的温度范围内，其热膨胀系数与特定的硬质玻璃（或陶瓷）相匹配，从而可以实现可靠的气密封接。

命名规则：“4J”代表“精密合金”中的“封接”类；“45”代表其镍含量的平均值约为45%。

在国际上，与之对应的常见牌号有：

美国 (ASTM): F15 / Alloy 426

日本 (JIS): NILO 45

德国 (DIN): Vacon 10 / 1.3912

俄罗斯 (GOST): 45H**

4J45的主要特性

4J45的特性都是围绕其“定膨胀”这一核心特点展开的。

1. 核心特性：匹配的熱膨脹係數

这是4J45最重要的特性。在 20°C 至 450°C 的温度范围内，它的平均线膨胀系数与特定的硬质玻璃（如DM-305、DM-308等）以及某些陶瓷（如95%氧化铝陶瓷）非常接近。

作用：在电子管、晶体管、集成电路等器件的制造中，金属引线需要穿过玻璃或陶瓷外壳进行电气连接和密封。如果金属和玻璃的热膨胀系数相差太大，在封接后的冷却过程或后续的温度循环中，就会因应力过大而导致玻璃开裂或密封失效。4J45能确保从高温熔封状态冷却到室温的过程中，金属和玻璃的收缩量基本一致，形成牢固、致密、高可靠性的密封。

2. 优异的封接性能

气密性好：能与玻璃或陶瓷形成长期稳定的真空密封或压力密封。

浸润性好：在熔封温度下，合金表面能与玻璃良好地结合。

3. 良好的机械性能

4J45可以通过冷加工进行硬化，以提高其强度。

通常以退火状态供应，此时材质较软，易于冲压、拉伸等塑性加工。

4. 一定的软磁性能

在退火状态下，4J45具有一定的软磁特性（即容易磁化，也容易退磁），这对于许多电真空器件来说是一个优点，可以减小磁滞损耗。

5. 相对较低的居里温度

4J45的居里温度约为 340°C。这是一个关键物理参数。当温度低于居里点时，合金是铁磁性的；当温度高于居里点时，变为顺磁性，并且其热膨胀曲线会出现一个拐点（膨胀系数急剧升高）。因此，其匹配的温度上限（~450°C）必须高于居里点，以确保在整個封接应力形成的温度区间内行为稳定。

6. 耐腐蚀性

在常温下，它能抵抗大气、淡水和一些弱介质的腐蚀。但在封接前，其表面需要非常清洁，通常需要经过预氧化处理，形成一层致密的氧化膜，这层膜能进一步提高其与玻璃的结合力并防止进一步氧化。

主要应用领域

基于以上特性，4J45主要用于需要金属与玻璃/陶瓷进行气密封接的场合：

电真空器件：行波管、磁控管、速调管等微波管的引出端。

半导体器件：大功率晶体管、二极管、集成电路（特别是军用和高可靠性领域）的管壳封装。

光电子器件：激光器、光电倍增管、太阳能集热管等的密封接头。

航空航天与军事领域：各种高可靠性、耐苛刻环境的密封连接器和高频接头。

总结

特性类别

描述

材料类型

定膨胀铁镍钴玻封合金

核心特性

在20-450°C内，与硬质玻璃/陶瓷热膨胀系数匹配

关键参数

平均线膨胀系数约(4.5~5.5)×10⁻⁶/°C，居里点~340°C

主要优点

封接可靠性高、气密性好、易于加工

主要应用

电真空器件、半导体封装、光电器件、高频连接器等

简单来说，4J45就是一种专门为了与玻璃或陶瓷“无缝连接”而设计的特殊合金，是电子工业、特别是高精尖领域不可或缺的关键基础材料之一。