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4j42
一、4j42概述
鐵鎳定膨脹合金是通過調(diào)整鎳含量而獲得在給定溫度范圍內(nèi)能與膨脹系數(shù)不同的軟玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨脹合金，其膨脹系數(shù)和居里點(diǎn)隨鎳含量增加而增加。該合金是電真空工業(yè)中廣泛使用的封接結(jié)構(gòu)材料。
1.14j42材料牌號4j42。
1.24j42相近牌號見表1-1。
表1-1[1～3]
俄羅斯
英國
日本
法國
德國
42h
glasssealing42
uniseal42
nilo42
invar
d
nsd
n42
vacodil42
nilo42
1.34j42材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)yb/t5235-1993《鐵鎳鉻、鐵鎳封接合金技術(shù)條件》。
1.44j42化學(xué)成分見表1-2。
表1-2[4]%
c
mn
si
p
s
al
co
ni
fe
≤
0.05
0.80
0.30
0.020
0.020
0.10
-
41.5～42.5
余量
在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳含量偏離表1-2規(guī)定的范圍。
1.54j42熱處理制度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗(yàn)試樣其熱處理制度：在氫氣氣氛中將試樣加熱到900℃?20℃，保溫1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐[4]。
1.64j42品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)品種有棒材、管材、板材、帶材和絲材。
1.74j42熔煉與鑄造工藝用非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐或電弧爐熔煉。
1.84j42應(yīng)用概況與特殊要求4j42屬玻封合金典型牌號，經(jīng)航空工廠使用，性能穩(wěn)定。
4j42合金主要用于和軟玻璃、陶瓷等封接，制作電子管、晶體管和集成電路的引線、框架和密封插頭。
在應(yīng)用中應(yīng)使選用的封接材料與合金的膨脹系數(shù)相配。熱處理時(shí)應(yīng)控制其晶粒度，以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛、軋材時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)材料的氣密性。
二、4j42物理及化學(xué)性能
2.14j42熱性能
2.1.14j42溶化溫度范圍該合金溶化溫度約為1430℃[1,2]。
2.1.24j42熱導(dǎo)率λ=14.6w/(m?℃)[1,2]。
2.1.34j42比熱容該合金的比熱容為502j/(kg?℃)。
2.1.44j42線膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合金平均線膨脹系數(shù)見表2-1。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。
表2-1
/10-6℃-1
20～300℃
20～400℃
20～450℃
4.0～5.0
-
6.5～7.5
2.24j42密度ρ=8.12g/cm3[1,2]。
2.34j42電性能電阻率ρ=0.61μω?m[1,2]。
表2-2[1,2]
/10-6℃-1
20～100℃
20～200℃
20～300℃
20～350℃
20～400℃
20～450℃
20～500℃
20～600℃
5.6
4.9
4.8
4.95
5.9
6.9
7.8
9.2
2.44j42磁性能
2.4.14j42居里點(diǎn)tc=360℃[1,2]。
2.4.24j42合金的磁性能4j42合金的磁性能見表2-7。
在4000a/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度br=0.99t，矯頑力hc=28.8a/m[2]。
2.54j42化學(xué)性能合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。
表2-7[1,2]
h/(a/m)
8
16
24
40
80
b/t
0.027
0.082
0.27
0.76
1.02
h/(a/m)
160
400
800
2000
4000
b/t
1.16
1.31
1.42
1.53
1.58
三、4j42力學(xué)性能
3.14j42技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
3.1.14j42硬度深沖態(tài)帶材應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不作硬度檢驗(yàn)。
3.1.24j42抗拉強(qiáng)度合金帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。
3.24j42室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
3.2.14j42硬度該組合金（退火態(tài)）硬度hv均約為135[1,2]。
表3-1[4]表3-2[4]
δ/mm
hv
狀態(tài)代號
狀態(tài)
σb/mpa
<2.5
≤170
r
軟態(tài)
<590
≤2.5
≤165
i
硬態(tài)
>820
3.2.24j42拉伸性能該組合金（退火態(tài)）室溫拉伸性能見表3-3。
表3-3[1,2,4]
σb/mpa
σp0.2/mpa
δ/%
φ/%
490
234
35
65
3.34j42持久和蠕變性能
3.44j42疲勞性能
3.54j42彈性性能
3.5.14j42彈性模量該組合金的彈性模量e=147gpa[1,2]。
四、4j42組織結(jié)構(gòu)
4.14j42相變溫度
4.24j42時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.34j42合金組織結(jié)構(gòu)該組合金均為穩(wěn)定的奧氏體組織。
4.44j42晶粒度合金深沖帶的晶粒度應(yīng)不小于7級，小于7級的晶粒度不得超過面積的10%。厚度小于0.13mm的帶材估計(jì)平均晶粒度時(shí)，沿帶材厚度方向的晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。
五、4j42工藝性能與要求
5.14j42成形性能該合金很容易進(jìn)行冷、熱加工。熱加工溫度不宜過高，加熱時(shí)間不宜過長，應(yīng)避免在含的氣氛中加熱。當(dāng)帶材冷應(yīng)變率大于75%時(shí)，退火后會引起塑性各向。冷應(yīng)變率在10%～15%，加熱到950～1050℃時(shí)（在釬焊過程中不可避免）晶粒顯著長大，致使合金塑性降低，對于薄的截面還可能喪失金屬的真空氣密性。因此成品的終應(yīng)變率應(yīng)控制在60%左右[2,5]。
5.24j42焊接性能該合金具有良好的焊接性能，可釬焊和點(diǎn)焊。該合金與軟玻璃等材料封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。
5.34j42零件熱處理工藝熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火及預(yù)氧化處理。
(1)消除應(yīng)力退火為消除零件在機(jī)械加工后的殘存應(yīng)力要進(jìn)行消除應(yīng)力退火：430～540℃，保溫1～2h,爐冷或空冷。
(2)中間退火為消除合金在冷軋、冷拔、冷沖壓過程中引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在真空或保護(hù)氣氛中，加熱到700～800℃，保溫30～60min，然后爐冷、空冷或水淬。
(3)預(yù)氧化處理該組合金作封接材料使用時(shí)，在封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。使合金表面生
成一層厚度均勻、致密的氧化膜。零件在1100℃下，在飽和濕氫中，加熱30min，然后在大約800℃的空氣中氧化5～10min。零件的增重在0.1～0.3mg/cm2為適宜[6]。
該合金不能用熱處理硬化。
5.44j42表面處理工藝在熱處理、焊接或玻封之前，必須清除金屬表面污物、油脂。氧化層時(shí)可采用噴砂或先在熔融堿液中浸泡，然后再酸洗。輕微氧化皮可用25%溶液在70℃下酸洗。
5.54j42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(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，低速切削加工，切削時(shí)可使用冷卻劑。磨削性能良好。
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