4J47精密合金

材料牌号:4J47

俄罗斯牌号:47HX

法国牌号:461

一、4J47概述

    4J47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 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 4J47材料牌号 4J47。

1.2 4J47相近牌号 见表1-1。

                                             表1-1[1,4]

1.3 4J47材料的技术标准

1.4 4J47化学成分 见表1-2。

                                         表1-2                                      %

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。对于制造焊管的4J47合金铝的质量分数应不大于0.10%。

1.5 4J47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 4J47品种规格与供应状态 品种有丝、管、板、带和棒。

    1.7 4J47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 4J47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、4J47物理及化学性能    

    2.1 4J47热性能                                        

2.1.1 4J47溶化温度范围 该合金的溶化温度约为1430℃[5]。

2.1.2 4J47热导率 见表2-1。

                                             表2-1[1]

2.1.3 4J47比热容 该合金的比热容约为504J/(kg?℃)。

2.1.4 4J47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。4J47合金的膨胀曲线见图2-1。

      表2-2                                    表2-3[1]

2.2 4J47密度 见表2-1。       

2.3 4J47电性能   

2.3.1 4J47电阻率 见表2-1。

2.3.2 4J47电阻温度系数 见表2-4。

                  表2-4[1,2]

2.4 4J47磁性能

2.4.1 4J47居里点 Tc=400℃[1,6]。

2.4.2 4J47合金的磁性能 见表2-5[1,2]。

在4000A/m下,剩余磁感应强度Br=0.97T,矫顽力Hc=29.6A/m[1,2]。

    2.5 4J47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]

三、4J47力学性能

3.1 4J47技术标准规定的性能

3.1.1 4J47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 4J47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

3.2 4J47室温及各种温度下的力学性能

3.2.1 4J47硬度 合金带材(退火状态)的硬度见表3-2[1,2]。

3.2.2 4J47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]

    3.3 4J47持久和蠕变性能

    3.4 4J47疲劳性能 

3.5 4J47弹性性能 

3.5.1 4J47弹性模量 E=142GPa。

四、4J47组织结构

4.1 4J47相变温度         

4.2 4J47时间-温度-组织转变曲线

4.3 4J47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 4J47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。

五、4J47工艺性能与要求

    5.1 4J47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。4J47、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 4J47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 4J47零件热处理工艺 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 4J47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 4J47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。