4J33
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(shù)。主要用于和陶瓷進行匹配封接，是電真空工業(yè)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。
表1-1[1～3]
| 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。 表1-2 %
| C |
Mn |
Si |
P |
S |
Ni |
Co |
Fe |
| ≤ |
| 0.05 |
0.50 |
0.30 |
0.020 |
0.020 |
32.0～33.6 |
14.0～15.2 |
余量 |
在平均線膨脹系數(shù)達到標準規(guī)定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。
1.5 4J33熱處理制度 標準規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)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(guī)格與供應狀態(tài) 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(wěn)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(shù)相匹配。當選用合金時，應根據(jù)使用溫度嚴格檢驗低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應進行適當?shù)臒崽幚?，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(shù) 標準規(guī)定的合金平均線膨脹系數(shù)見表2-1。
該合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。4J33合金的膨脹曲線見圖2-1。
表2-1 表2-2[1]
| |
|
 /10-6℃-1 |
| 20～400℃ |
20～500℃ |
20～600℃ |
20～300℃ |
20～400℃ |
20～500℃ |
20～600℃ |
| 6.0～6.8 |
6.6～7.4 |
- |
6.3 |
6.1 |
6.9 |
8.3 |
2.2 4J33密度 見表2-3。 表2-3[1,4]
| ρ/(g/cm3) |
ρ/(μΩ·m) |
| 8.27 |
0.46 |
2.3 4J33電性能
2.3.1 4J33電阻率 見表2-3。
2.3.2 4J33電阻溫度系數(shù) 見表2-4。
表2-4[1,2]
| 溫度范圍/℃ |
20～100 |
20～200 |
20～300 |
20～400 |
20～500 |
| 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。
表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 |
在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。
4J33力學性能
3.1 4J33技術標準規(guī)定的性能
3.1.1 4J33硬度 深沖態(tài)帶材的硬度應符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不做硬度檢驗。
表3-1
| 狀態(tài) |
δ/mm |
HV |
| 深沖態(tài) |
>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(guī)定。
表3-2
| 狀態(tài)代號 |
狀態(tài) |
σb/MPa |
| 絲材 |
帶材 |
| R |
軟態(tài) |
<585 |
<570 |
| Y |
硬態(tài) |
>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(tài)）硬度見表3-3。
3.2.2 4J33拉伸性能 合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-3。
表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。4J33較4J34組織穩(wěn)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。
當合金成分不當時，在常溫或低溫下將發(fā)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(shù)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(wěn)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(wěn)定奧氏體(γ)相的主要元素，鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織愈趨向穩(wěn)定。合金的成分偏析也可能造成局部區(qū)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(guī)定，深沖態(tài)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(shù)應不少于8個。
冷應變率為60%～70%的1mm厚4J33帶材，在表4-1所示溫度下退火，空冷后，按YB 027－1992附錄A進行晶粒度評級，結果見表4-1。
表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。當蕞終應變率為60%～65%，晶粒度7～8.5級時，其塑性各向異性蕞小。
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：470～540℃，保溫1～2h，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(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在干氫、分解氨或真空中加熱到750～900℃，保溫15min～1h，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。
全國熱線：18017243533 021-57888107
