4J33

一、4J33概述

4J33是結合我國的陶瓷特點研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃600℃溫度范圍內具有與95%Al2O3陶瓷相近的線膨脹系數。主要用于和陶瓷進行匹配封接,是電真空工業中重要的封接結構材料。

1.1 4J33材料牌號 4J33。

1.2 4J33相近牌號 見表1-1。

1-1[13]

俄羅斯

美國

日本

德國

33HК(Ni33Co17)

-

KV-4(Ni33Co17)

-

1.3 4J33材料的技術標準 YB/T 5234-1993《瓷封合金4J33、4J34技術條件》。

1.4 4J33化學成分  見表1-2。

1-2%

C

Mn

Si

P

S

Ni

Co

Fe

0.05

0.50

0.30

0.020

0.020

32.033.6

14.015.2

余量

在平均線膨脹系數達到標準規定條件下,允許鎳、鈷含量偏離表1-2規定范圍。

1.5 4J33熱處理制度 標準規定的膨脹系數及低溫組織穩定性的性能檢驗試樣,在保護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。

1.6 4J33品種規格與供應狀態 品種有絲、管、板、帶和棒材。

1.7 4J33熔煉與鑄造工藝 用非真空感應爐、真空感應爐或電弧爐熔煉。

1.8 4J33應用概況與特殊要求 該合金經航空工廠長期使用,性能穩定。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極、引出盤和引出線。在使用中應使選用的陶瓷與合金的膨脹系數相匹配。當選用合金時,應根據使用溫度嚴格檢驗低溫組織穩定性。在加工過程中應進行適當的熱處理,以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當使用鍛材時應嚴格檢驗其氣密性。

 

 

二、4J33物理及化學性能   

 

2.1 4J33熱性能                                        

2.1.1 4J33熔化溫度范圍 該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。

2.1.2 4J33熱導率 4J33合金熱導率λ=17.6W/(m?℃)[1,2]。 

2.1.3 4J33線膨脹系數 標準規定的合金平均線膨脹系數見表2-1。

該合金的平均線膨脹系數見表2-2。4J33合金的膨脹曲線見圖2-1。

2-1                                        2-2[1]



/10-6-1

20400

20500

20600

20300

20400

20500

20600

6.06.8

6.67.4

-

6.3

6.1

6.9

8.3

2.2 4J33密度 ρ=8.27g/cm3[1,4]。                                 

2.3 4J33電性能

2.3.1 4J33電阻率 ρ=0.46μΩ·m[1,4]。

2.3.2 4J33電阻溫度系數 見表2-4。 

2-4[1,2]

溫度范圍/

20100

20200

20300

20400

20500

αR/10-3-1

4.2

4.1

3.9

3.6

3.2

2.4 4J33磁性能

2.4.1 4J33居里點 Tc=440℃[1,2]。  

 

2.4.2 4J33合金的磁性能 見表2-6。

                                            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

4000A/m下,剩余磁感應強度Br=1.06T,矯頑力Hc=63.2A/m[1,2]。

2.5 4J33化學性能 該合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性。

 

 

三、4J33力學性能

 

3.1 4J33技術標準規定的性能

3.1.1 4J33硬度 深沖態帶材的硬度應符合表3-1的規定。厚度不大于0.2mm的帶材不做硬度檢驗。

3-1

狀態

δ/mm

HV

深沖態

>2.5

≤170

≤2.5

≤165

3.1.2 4J33抗拉強度 絲材和帶材的抗拉強度應符合表3-2的規定。

3-2

狀態代號

狀態

σb/MPa

絲材

帶材

R

軟態

<585

<570

Y

硬態

>860

>700

3.2 4J33室溫及各種溫度下的力學性能 

3.2.1 4J33硬度 合金帶材(退火態)硬度見表3-3。

3.2.2 4J33拉伸性能 合金(退火態)在室溫的拉伸性能見表3-3。

3-3[1,2,4]

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

HV

539

343

32

158

3.3 4J33持久和蠕變性能

3.4 4J33疲勞性能 

3.5 4J33彈性性能 彈性模量E=139GPa。

 

 

四、4J33組織結構

 

4.1 4J33相變溫度 4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。4J334J34組織穩定。           

4.2 4J33時間-溫度-組織轉變曲線 

4.3 4J33合金組織結構 該合金的組織為單相奧氏體。按1.5規定的熱處理制度處理后,4J34再經-78.5℃下冷凍,不應出現馬氏體組織。

當合金成分不當時,在常溫或低溫下將發生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉變。相變時伴隨著體積膨脹效應。合金的膨脹系數相應增高,致使封接件的內應力劇增,甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩定性的主要因素是合金的化學成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到,鎳是穩定奧氏體(γ)相的主要元素,鎳含量偏高有利于γ相的穩定。隨合金總變形率增加其組織愈趨向穩定。合金的成分偏析也可能造成局部區域的γ→α相變。此外,晶粒粗大也會促進γ→α相變[2,5,6]。

4.4 4J33晶粒度 標準規定,深沖態帶材的晶粒度應不小于7級,小于7級的晶粒不得超過面積的10%。對厚度小于0.13mm的帶材,估計平均晶粒度時,沿帶材厚度方向晶粒個數應不少于8個。

冷應變率為60%70%1mm4J33帶材,在表4-1所示溫度下退火,空冷后,按YB 0271992附錄A進行晶粒度評級,結果見表4-1。

4-1

退火溫度/

600

650

700

750

800

900

1000

1100

1200

晶粒度級別

開始再結晶

>10

>10

10

10

8.0

6.5

5.0

4.0

 

 

五、4J33工藝性能與要求

 

5.1 4J33成形性能 該合金具有良好的冷、熱加工性能,可制成各種復雜形狀的零件。但應避免在含硫的氣氛中加熱。在冷加工時,帶材的冷應變率大于70%,退火后會引起塑性各向異性。應變率在10%15%內,合金在退火時會導致晶粒急劇長大,也將產生合金的塑性各向異性。當終應變率為60%65%,晶粒度78.5級時,其塑性各向異性小。

5.2 4J33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。當合金中鋯含量大于0.06%時,將影響板材的氬弧焊焊接質量,甚至使焊縫開裂。

該合金的零件在與陶瓷封接前,應進行退火、清洗、鍍鎳,然后與金屬化后再鍍鎳的陶瓷件用銀焊封接。

5.3 4J33零件熱處理工藝 熱處理可分為:消除應力退火、中間退火。

(1)消除應力退火 為消除零件在機械加工后的殘存應力,要進行消除應力退火:470540℃,保溫12h,爐冷或空冷。

(2)中間退火 為消除合金在冷軋、冷拔、冷沖壓過程引起的加工硬化現象,以利于繼續加工。工件需在干氫、分解氨或真空中加熱到750900℃,保溫15min1h,然后爐冷、空冷或水淬。

該合金不能用熱處理硬化。

5.4 4J33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。

5.5 4J33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。加工時采用高速鋼或硬質合金刀具,低速切削加工。切削時可使用冷卻劑。該合金磨削性能良好。

 


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