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膨胀合金
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4J06、4J47、4J49

一、4J49概述

 

    4J49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 4J49材料牌号 4J49。

 

1.2 4J49相近牌号 见表1-1。

 

                                           表1-1

 


俄罗斯

美国

日本

法国

德国

47HXP

Carpenter456

-

FeNi46Cr5

Vacovit 465

Vacovit 485


 

1.3 4J49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 4J06、4J47、4J49化学成分 见表1-2。

 

                                   表1-2% 


化学成 

C

S

P

Mn

Si

Ni

Cr

Fe

4J06

0.05

0.02

0.02

0.25

0.30

41.5-

42.5

5.50-6.3.

余量

4J47

0.05

0.02

0.02

0.40

0.30

46.8

-47.8

0.80-1.40

余量

4J49

0.05

0.02

0.02

0.40

0.30

46.0-

48.0

5.0-6.0

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 4J49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 4J49品种规格与供应状态 品种有丝、管、板、带和棒。

 

1.7 4J49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 4J49应用概况与特殊要求 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、4J49物理及化学性能

 

2.1 4J49热性能                                        

 

2.1.1 4J49溶化温度范围 该合金的溶化温度约为1430℃[5]。

 

2.1.2 4J49热导率 见表2-1。

 

                             表2-1

 


λ/(W/(m·℃))

ρ/(g/cm3)

ρ/(μΩ·m)

18.0

8.18

0.90


 

2.1.3 4J49比热容 该合金的比热容约为504J/(kg•℃)。

 

2.1.4 4J49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。4J49合金的膨胀曲线见图2-1。

 

             表2-2                                    表2-3

 


/10-6℃-1


/10-6℃-1

20~300℃

20~400℃

20~100℃

20~200℃

20~300℃

20~400℃

20~500℃

20~550℃

20~600℃

8.6~9.3

9.4~10.1

9.0

9.0

8.9

9.6

10.9

11.4

11.8


 

 2.2 4J49密度 见表2-1。

 

                                     表2-4

 


αR/10-3℃-1

20~50℃

20~100℃

20~200℃

20~300℃

20~400℃

20~500℃

0.95

0.90

0.85

0.80

0.70

0.60


 

2.3 4J49电性能   

 

2.3.1 4J49电阻率 见表2-1。

 

2.3.2 4J49电阻温度系数 见表2-4。

 

2.4 4J49磁性能

 

2.4.1 4J49居里点 Tc=340℃。

 

2.4.2 4J49合金的磁性能 见表2-5。

 

在4000A/m下,剩余磁感应强度Br=0.69T,矫顽力Hc=27.2A/m。

 

2.5 4J49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

 


H/(A/m)

B/T

H/(A/m)

B/T

8

16

24

40

80

3.0×10-2

0.19

0.34

0.58

0.74

160

400

800

2000

4000

0.88

1.00

1.08

1.16

1.20


 

三、4J49力学性能

 

3.1 4J49技术标准规定的性能

 

3.1.1 4J49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 4J49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 4J49室温及各种温度下的力学性能 

 

3.2.1 4J49硬度 合金带材(退火状态)的硬度见表3-2[1,2]。

 

3.2.2 4J49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

 


σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

HV

549

206

33

130


 

3.3 4J49持久和蠕变性能

 

3.4 4J49疲劳性能 

 

3.5 4J49弹性性能 

 

3.5.1 4J49弹性模量 E=145GPa。

 

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