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膨胀合金

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4j6//4j06

产品描述

                                                                                                               材料介绍

一、4J6概述

4J6在20~400℃温度范围内,具有与软玻璃相近的膨胀系数,用于与相应的软玻璃匹配封接。该类合金中含有铬,经氧化处理后,合金表面生成非常致密的氧化膜,与基体结合牢固,且与软玻璃浸润性好。因此,能获得高强度的封接面。是电真空工业中的重要封接结构材料。

1.1 4J6材料牌号 4J6。

1.2 4J6相近牌号 见表1-1。

表1-1[1,4]

俄罗斯

美国

日本

法国

德国

H42X6

42Ni-6Cr

Carpenter426

Sylvania4       Sealmet 4

NRS-1

VEF-426

SNC

ASV(426)

Ni42Cr6

Vacovit426

(NiCr426)

1.3 4J6材料的技术标准 YB/T 5235-1993《铁镍铬、铁镍封接合金技术条件》。

1.4 4J6化学成分 见表1-2。

表1-2%

C

P

S

Mn

Si

B

Al

Ni

Cr

Fe

0.05

0.020

0.020

0.25

0.30

-

0.20

41.5~42.5

5.4~6.30

余量

在平均线膨胀系数达到标准规定条件下,允许镍、铬含量偏离表1-2规定的范围。

1.5 4J6热处理制度 标准规定的膨胀系数性能检验试样在氢气气氛中将试样加热至1100℃±20℃,保温15min,以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。

1.6 4J6品种规格与供应状态 品种有丝、管、板、带和棒。

1.7 4J6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。

1.8 4J6应用概况与特殊要求 4J6合金是Fe-Ni-Cr系玻封合金的代表牌号。该组合金经航空工厂长期使用,性能稳定。主要用于制作各种电真空元器件,如电子束管的阳极帽等。在应用中应使选用的玻璃与合金的膨胀系数相匹配。为提高金属与玻璃的封接强度,允许合金中含有一定的铝、铈。在热处理时,应避免其晶粒过大,以保证带材具有良好的深冲引伸性能及气密性。

 二、4J6物理及化学性能   

2.1 4J6热性能                                        

2.1.1 4J6溶化温度范围 该合金的溶化温度约为1430℃[5]。

2.1.2 4J6热导率 见表2-1。

表2-1[1]

λ/(W/(m·℃))

ρ/(g/cm3)

ρ/(μΩ·m)

13.4

8.15

0.92

2.1.3 4J6比热容 该合金的比热容约为504J/(kg•℃)。

2.1.4 4J6线膨胀系数 标准规定的平均线膨胀系数见表2-2。

该合金的平均线膨胀系数见表2-3。4J6合金的膨胀曲线见图2-1。

表2-2                                   

1/10-6℃-1


1/10-6℃-1

20~300℃

20~400℃

20~100℃

20~200℃

20~300℃

20~400℃

20~500℃

20~550℃

20~600℃

7.6~8.3

9.5~10.2

6.8

7.0

7.7

9.7

11.7

11.7

12.2

2.2 4J6密度 见表2-1。

2.3 4J6电性能   

2.3.1 4J6电阻率 见表2-1。

2.3.2 4J6电阻温度系数 

2.4 4J6磁性能

2.4.1 4J6居里点 Tc=270℃[1,6]。

2.4.2 4J6合金的磁性能 见表2-5[1,2]。

在4000A/m下,剩余磁感应强度Br=0.64T,矫顽力

Hc=22.4A/m[1,2]。

2.5 4J6化学性能 合金在大气、淡水和海水中具有

较好的耐腐蚀性;有良好的抗氢氟酸腐蚀性能。

表2-5[1,2]

H/(A/m)

B/T

H/(A/m)

B/T

8

16

24

40

80

2.0×10-2

0.17

0.38

0.53

0.73

160

400

800

2000

4000

0.83

0.93

0.99

1.06

1.09

三、4J6力学性能

3.1 4J6技术标准规定的性能

3.1.1 4J6硬度 深冲态带材的维氏硬度应小于等于190。厚度不大于0.2mm时不作硬度试验。

3.1.2 4J6抗拉强度 合金带材的抗拉强度应符合表3-1的规定。

表3-1

状态代号

状态

σb/MPa

R

软态

<590

I

硬态

>820

3.2 4J6室温及各种温度下的力学性能 

3.2.1 4J6硬度 合金带材(退火状态)的硬度见表3-2[1,2]。

3.2.2 4J6拉伸性能 合金(退火状态)在室温的拉伸性能见表3-2。

表3-2[1,2]

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

HV

500

177

33

128

3.3 4J6持久和蠕变性能

3.4 4J6疲劳性能 

3.5 4J6弹性性能 

3.5.1 4J6弹性模量 E=147GPa。

四、4J6组织结构

4.1 4J6相变温度         

4.2 4J6时间-温度-组织转变曲线 

4.3 4J6合金组织结构 该合金处于Fe-Ni-Cr三元相图的稳定奥氏体区域。合金为单相奥氏体组织。

4.4 4J6晶粒度 标准规定,合金深冲态带材的晶粒度应不小于7级,小于7级的晶粒度不得超过面积的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1mm厚的带材,在表4-1所示温度下退火,空冷后,按YB 027-1992进行晶粒度评级,结果见表4-1。

表4-1[1,2]

退火温度/℃

650

675

700

750

800

900

1000

1050

1100

1200

晶粒度级别

开始再结晶

-

>10

>10

10

8.0

7.5

5.0

4.0

>2.0

五、4J6工艺性能与要求

5.1 4J6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。4J6、合金的热加工温度在1160℃左右。该合金应避免在含硫气氛中加热。当带材冷应变率大于70%时,退火后会引起塑性各向异性[6]。

5.2 4J6焊接性能 该合金可采用电弧焊、氧乙炔焊。在预氧化处理后,特别在与玻璃封接后,很难进行电阻焊。该合金与玻璃封接前应进行预氧化处理。

5.3 4J6零件热处理工艺 热处理可分为:消除应力退火、中间退火、预氧化处理。

(1)消除应力退火 为消除零件在机械加工后的残存应力,要进行消除应力退火:零件在保护气氛中加热到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。工件需在保护气氛中加热到800~900℃,保温20min,炉冷或空冷。

(3)预氧化处理 为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。零件在饱和湿氢中,加热到1150~1250℃,保温30~50min,空冷。零件的增重在0.2~0.4mg/cm2范围为宜。

5.4 4J6表面处理工艺 表面处理可采用喷砂、抛光、酸洗。合金在封接前可在乙酸+硝酸或乙酸酐+盐酸中酸洗。

5.5 4J6切削加工与磨削性能 该合金切削加工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。

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