4J29可伐合金
4J29
?材料牌號：4J29精密合金
一、4J29精密合金概述：
4J29合金又稱可伐(Kovar)合金。該合金在20～450℃具有與硅硼硬玻璃相近的線膨脹系數(shù)，居里點較高，并有良好的低溫組織穩(wěn)定性。合金的氧化膜致密，能很好地被玻璃浸潤 。且不與汞作用，適合在含汞放電的儀表中使用
。是電真空器件主要密封結(jié)構(gòu)材料
。
1、4J29材料牌號： 4J29 。
2 、4J29相近牌號：
見表1-1。
表1-1[1～4]
|
俄羅斯 |
美國 |
英國 |
日本 |
法國 |
德國 |
|
29HК |
Kovar |
Nilo K |
KV-1 |
Dilver P0 |
Vacon 12 |
|
29HК-BИ |
Rodar
Techallony Glasseal 29-17 |
Telcaseal |
KV-2 KV-3 |
Dilver P1 |
Silvar 48 |
3 、4J29材料的技術(shù)標準：
4
、4J29化學成分：
見表1-2。
表1-2 %
|
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
|
0.03 |
0.30 |
0.50 |
0.020 |
0.020 |
- |
28.5-29.5 |
- |
0.20 |
|
其他 |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb≤ |
N≤ |
|
- |
- |
余量 |
16.8-17.8 |
- |
- |
- |
|
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。鋁
、鎂
、鋯和鈦的含量各不大于0.10%，其總量應不大于0.20%
。
5、4J29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，在氫氣氣氛中加熱至900℃±20℃,保溫1h
，再加熱至1100℃±20℃，保溫15min
，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐
。
6、4J29品種規(guī)格與供應狀態(tài)：品種有絲、帶
、板、管和棒材
。
7、4J29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。
8、4J29應用概況與特殊要求：該合金是國際通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。經(jīng)航空工廠長期使用，性能穩(wěn)定。主要用于電真空元器件如發(fā)射管、振蕩管、引燃管、磁控管、晶體管、密封插頭、繼電器、集成電路的引出線、底盤 、外殼
、支架等的玻璃封接。在應用中應使選用的玻璃與合金的膨脹系數(shù)相匹配
。根據(jù)使用溫度嚴格檢驗其低溫組織穩(wěn)定性
。在加工過程中應進行適當?shù)臒崽幚恚员ＷC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、4J29物理及化學性能：
1 、4J29熱性能：
(1) 、4J29溶化溫度范圍：該合金溶化溫度約為1450℃
[1,2]。
(2) 、4J29熱導率： 見表2-1
。
表2-1[1]
|
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
λ/(W/(m·℃)) |
20.6 |
21.5 |
22.7 |
23.7 |
25.4 |
(3)、4J29比熱容： 在0℃時 ，比熱容為440J/(kg•℃)
；在430℃時，比熱容為649J/(kg•℃)
。
(4) 、4J29線膨脹系數(shù)： 標準規(guī)定α
1(20～400℃)=(4.6～5.2)×10-6℃-1；α1(20～450℃)=(5.1～5.5)×10-6℃-1(當用于晶體管時上限為5.6×10-6℃-1)。合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。合金的膨脹曲線見圖2-1。
2、4J29密度：
3、4J29電性能：
(1)、4J29電阻率：ρ=0.48μΩ·m[1,5]。
4J29可伐合金表2-2[1]
|
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)、4J29電阻溫度系數(shù)：見表2-3。
表2-3[1]
|
溫度范圍/℃ |
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 |
4、4J29磁性能：
(1)、4J29居里點： Tc=430℃[1,5]。
(2)、4J29合金的磁性能：見表2-4[1]。
在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=0.98T，矯頑力Hc=68.8A/m[1,2]。
5、4J29化學性能：合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。
表2-4[1,2]
|
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力學性能：
1、4J29技術(shù)標準規(guī)定的性能：
(1)、4J29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時不作硬度檢驗。
(1)、4J29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3-1
|
狀態(tài) |
δ/mm |
硬度HV |
|
深沖態(tài) |
>2.5 |
≤170 |
|
≤2.5 |
≤165 |
表3-2
|
狀態(tài)代號 |
狀態(tài) |
σb/MPa |
|
絲材 |
帶材 |
|
R |
軟態(tài) |
<585 |
<570 |
|
1/4I |
1/4硬態(tài) |
585～725 |
520～630 |
|
1/2I |
1/2硬態(tài) |
655～795 |
590～700 |
|
3/4I |
3/4硬態(tài) |
725～860 |
600～770 |
|
I |
硬態(tài) |
>850 |
>700 |
2、4J29室溫及各種溫度下的力學性能：
(1)、4J29硬度： 冷應變率為50%的帶材，在不同退火溫度下的硬度見圖3-1。
(2)、4J29拉伸性能：合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-3。冷應變率為50%的帶材，在不同退火溫度下的拉伸性能見圖3-2。
表3-3[1,5]
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
|
520 |
330 |
30 |
3、4J29持久和蠕變性能：
4、4J29疲勞性能：
5
、4J29彈性性能：
4J29彈性模量： E=138GPa。
四、4J29組織結(jié)構(gòu)：
1、4J29相變溫度：γ→α相變溫度在-80℃以下。
2、4J29時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：
3、4J29合金組織結(jié)構(gòu)：合金按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后，再經(jīng)-78.5℃冷凍，大于等于4h不應出現(xiàn)馬氏體組織。但當合金成分不當時，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(zhuǎn)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(nèi)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越趨向穩(wěn)定。合金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。
4、4J29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%。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%的厚的帶材，在表4-1所示溫度下退火1h,空冷后，按YB 027-1992附錄A評級，其晶粒度見表4-1。
表4-1[1,2]
|
退火溫度/℃ |
675 |
700 |
750 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
|
晶粒度級別 |
開始再結(jié)晶 |
>10 |
>10 |
10 |
7.5 |
5.0 |
4.0 |
3.0 |
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