| 品牌：晟通 | 材质：4J29 | 产地：上海 |
| 规格：*** | 用途：仪表中使用 |
4J29膨胀合金
一、4J29概述
4J29合金又称可伐(Kovar)合金。该合金在20～450℃具有与硅硼硬玻璃相近的线膨胀系数，居里点较高，并有良好的低温组织稳定性。合金的氧化膜致密，能很好地被玻璃浸润。且不与汞作用，适合在含汞放电的仪表中使用。是电真空器件主要密封结构材料。
1.14J29材料牌号4J29。
1.24J29相近牌号见表1-1。
表1-1
俄罗斯 | 美国 | 英国 | 日本 | 法国 | 德国 |
29HК | Kovar | NiloK | KV-1 | DilverP0 | Vacon12 |
29HК-BИ | Rodar TechallonyGlasseal29-17 | Telcaseal | KV-2 KV-3 | DilverP1 | Silvar48 |
1.34J29材料的技术标准YB/T5231-1993《铁镍钴玻封合金4J29和4J44技术条件》。
1.44J29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 |
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍、钴含量偏离表1-2规定范围。铝、镁、锆和钛的含量各不大于0.10%，其总量应不大于0.20%。
1.54J29热处理制度标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样，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。
1.64J29品种规格与供应状态晟通金属可供品种有丝、带、板、管和棒材。
1.74J29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。
1.84J29应用概况与特殊要求
该合金是国际通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。经航空工厂长期使用，***。主要用于电真空元器件如发射管、振荡管、引燃管、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。在应用中应使***的玻璃与合金的膨胀系数相匹配。根据使用温度严格检验其低温组织稳定性。在加工过程中应进行适当的热处理，以***材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻材时应严格检验其气密性。
二、4J29物理及化学性能
2.14J29热性能
2.1.14J29溶化温度范围该合金溶化温度约为1450℃。
2.1.24J29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 |
2.1.34J29比热容在0℃时，比热容为440J/(kg℃)；在430℃时，比热容为649J/(kg℃)。
2.1.44J29线膨胀系数标准规定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)。
合金的平均线膨胀系数见表2-2。
2.24J29密度
2.34J29电性能
2.3.14J29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 |
2.3.14J29电阻温度系数见表2-3。
表2-3
温度范围/℃ | 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 |
2.44J29磁性能
2.4.14J29居里点Tc=430℃。
2.4.24J29合金的磁性能见表2-4。
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.98T，矫顽力Hc=68.8A/m。
2.54J29化学性能合金在大气、淡水和海水中有较好的***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力学性能
3.14J29技术标准规定的性能
3.1.14J29硬度深冲态带材的硬度应符合表3-1的规定。厚度不大于0.2mm时不作硬度检验。
3.1.24J29抗拉强度丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。
表3-1
状态 | δ/mm | 硬度HV |
深冲态 | >2.5 | ≤170 |
≤2.5 | ≤165 |
表3-2
状态代号 | 状态 | 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 |
3.24J29室温及各种温度下的力学性能
3.2.14J29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。
3.2.24J29拉伸性能合金（退火态）在室温的拉伸性能见表3-3。冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的拉伸性能见图3-2。
表3-3
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ/% |
520 | 330 | 30 |
3.34J29持久和蠕变性能
3.44J29疲劳性能
3.54J29弹性性能
3.5.14J29弹性模量E=138GPa。
四、4J29组织结构
4.14J29相变温度γ→α相变温度在-80℃以下。
4.24J29时间-温度-组织转变曲线
4.34J29合金组织结构合金按1.5规定的热处理制度处理后，再经-78.5℃冷冻，大于等于4h不应出现马氏体组织。但当合金成分不当时，在常温或低温下将发生不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)转变，相变时伴随着体积膨胀效应。合金的膨胀系数相应增高，致使封接件的内应力剧增，甚至造成部分损坏。影响合金低温组织稳定性的主要因素是合金的化学成分。从Fe-Ni-Co三元相图中可以看到，镍是稳定γ相的主要元素，镍含量偏高有利于γ相的稳定。随合金总变形率增加其组织越趋向稳定。合金成分偏析也可能造成局部区域的γ→α相变。此外晶粒粗大也会促进γ→α相变。
4.44J29晶粒度标准规定深冲态带材的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒不得超过面积的10%。厚度小于0.13mm的带材估计平均晶粒度时，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YB027-1992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 |
晶粒度级别 | 开始再结晶 | >10 | >10 | 10 | 7.5 | 5.0 | 4.0 | 3.0 |
五、4J29工艺性能与要求
5.14J29成形性能该合金具有良好的冷、热加工性能，可制成各种复杂形状的零件。但应避免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%范围时，合金在退火后会导致晶粒急剧长大，也将产生合金的塑性各向异性。当zui终应变率为60%～65%，晶粒度为7～8.5级时，其塑性各向异性zui小。
5.24J29焊接性能该合金可采用钎焊、熔焊、电阻焊等方法与铜、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，甚至使焊缝开裂。
该合金与玻璃封接前，应清洗干净，随后进行高温湿氢处理、预氧化处理。
5.34J29零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)xiao除应力退火为消除零件在机械加工后的残存应力要进行xiao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，以利于继续加工。工件需在干氢、分解氨或真空中，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。工作需在饱和湿氢中，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***般要进行预氧化处理，使合金表面生成一层厚度均匀、致密的氧化膜，该氧化膜与基体结合牢固，且能很好地与熔融的玻璃浸润。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范围为宜。
该合金不能用热处理硬化。
5.44J29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。
该合金具有良好的电镀性能，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能力，降低接触电阻以***正常的阴极发射特性，常镀以金、银的镀层。为提高器件的耐蚀性能可镀镍或金。
5.54J29切削加工与磨削性能该合金切削特性和奥氏体不锈钢相似。加工时采用高速钢或硬质合金刀具，低速切削加工。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能良好。
