一、4J47概述

4J47在20～400℃溫度范圍內(nèi)，具有與軟玻璃相近的膨脹系數(shù)，用于與相應(yīng)的軟玻璃匹配封接。該類合金中含有鉻，經(jīng)氧化處理后，合金表面生成非常致密的氧化膜，與基體結(jié)合牢固，且與軟玻璃浸潤性好。因此，能獲得高強度的封接面。是電真空工業(yè)中的重要封接結(jié)構(gòu)材料。

1.14J47材料牌號4J47。

1.24J47相近牌號見表1-1。

表1-1[1,4]

俄羅斯 美國 日本 法國 德國

47HX - - 461 -

1.34J47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》。

1.44J47化學(xué)成分見表1-2。

表1-2%

C P S Mn Si B Al Ni Cr Fe

≤

0.05 0.020 0.020 0.40 0.30 - 0.20 46.8～47.8 0.80～1.40 余量

在平均線膨脹系數(shù)達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳、鉻含量偏離表1-2規(guī)定的范圍。對于制造焊管的4J47合金鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于0.10%。

1.54J47熱處理制度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗試樣在氫氣氣氛中將試樣加熱至1100℃±20℃,保溫15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。

1.64J47品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)品種有絲、管、板、帶和棒。

1.74J47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。

1.84J47應(yīng)用概況與特殊要求該組合金經(jīng)航空工廠長期使用，性能穩(wěn)定。主要用于制作各種電真空元器件，如電子束管的陽極帽等。在應(yīng)用中應(yīng)使選用的玻璃與合金的膨脹系數(shù)相匹配。為提高金屬與玻璃的封接強度，允許合金中含有一定的鋁、鈰。在熱處理時，應(yīng)避免其晶粒過大，以保證帶材具有良好的深沖引伸性能及氣密性。

二、4J47物理及化學(xué)性能

2.14J47熱性能

2.1.14J47溶化溫度范圍該合金的溶化溫度約為1430℃[5]。

2.1.24J47熱導(dǎo)率見表2-1。

表2-1[1]

λ/(W/(m·℃)) ρ/(g/cm3) ρ/(μΩ·m)

20.1 8.19 0.55

2.1.34J47比熱容該合金的比熱容約為504J/(kg℃)。

2.1.44J47線膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。

該合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-3。4J47合金的膨脹曲線見圖2-1。

表2-2表2-3[1]

/10-6℃-1

20～300℃ 20～400℃ 20～100℃ 20～200℃ 20～300℃ 20～400℃ 20～500℃ 20～550℃ 20～600℃

- 8.1～8.7 8.1 8.6 8.3 8.3 9.1 9.7 10.0

2.24J47密度見表2-1。表2-4[1,2]

αR/10-3℃-1

20～50℃ 20～100℃ 20～200℃ 20～300℃ 20～400℃ 20～500℃

2.8 2.9 2.9 2.8 2.6 2.3

2.34J47電性能

2.3.14J47電阻率見表2-1。

2.3.24J47電阻溫度系數(shù)見表2-4。

2.44J47磁性能

2.4.14J47居里點Tc=400℃[1,6]。

2.4.24J47合金的磁性能見表2-5[1,2]。

在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強度Br=0.97T，矯頑力Hc=29.6A/m[1,2]。

2.54J47化學(xué)性能合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性；有良好的抗氫氟酸腐蝕性能。

表2-5[1,2]

H/(A/m) B/T H/(A/m) B/T

8

16

24

40

80 2.0×10-2

8.4×10-2

0.28

0.70

0.96 160

400

800

2000

4000 1.12

1.26

1.35

1.46

1.50

三、4J47力學(xué)性能

3.14J47技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.1.14J47硬度深沖態(tài)帶材的維氏硬度應(yīng)小于等于190。厚度不大于0.2mm時不作硬度試驗。

3.1.24J47抗拉強度合金帶材的抗拉強度應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。

表3-1

狀態(tài)代號 狀態(tài) σb/MPa

R 軟態(tài) <590

I 硬態(tài) >820

3.24J47室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

3.2.14J47硬度合金帶材（退火狀態(tài)）的硬度見表3-2[1,2]。

3.2.24J47拉伸性能合金（退火狀態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-2。

表3-2[1,2]

σb/MPa σP0.2/MPa δ/% HV

549 186 33 -

3.34J47持久和蠕變性能

3.44J47疲勞性能

3.54J47彈性性能

3.5.14J47彈性模量E=142GPa。

四、4J47組織結(jié)構(gòu)

4.14J47相變溫度

4.24J47時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.34J47合金組織結(jié)構(gòu)該合金處于Fe-Ni-Cr三元相圖的穩(wěn)定奧氏體區(qū)域。合金為單相奧氏體組織。

4.44J47晶粒度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合金深沖態(tài)帶材的晶粒度應(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的帶材估計平均晶粒度時，沿帶材厚度方向晶粒個數(shù)應(yīng)不少于8個。

五、4J47工藝性能與要求

5.14J47成形性能該合金具有良好的冷、熱加工性能，可制成各種復(fù)雜形狀的零件。4J47、合金的熱加工溫度在1160℃左右。該合金應(yīng)避免在含硫氣氛中加熱。當(dāng)帶材冷應(yīng)變率大于70%時，退火后會引起塑性各向異性[6]。

5.24J47焊接性能該合金可采用電弧焊、氧乙炔焊。在預(yù)氧化處理后，特別在與玻璃封接后，很難進行電阻焊。該合金與玻璃封接前應(yīng)進行預(yù)氧化處理。

5.34J47零件熱處理工藝熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火、預(yù)氧化處理。

(1)消除應(yīng)力退火為消除零件在機械加工后的殘存應(yīng)力，要進行消除應(yīng)力退火：零件在保護氣氛中加熱到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、冷沖壓過程中引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在保護氣氛中加熱到800～900℃，保溫20min，爐冷或空冷。

(3)預(yù)氧化處理為使合金表面生成一層厚度均勻、致密的氧化膜，該氧化膜與基體結(jié)合牢固，且能很好地與熔融的玻璃浸潤。零件在飽和濕氫中，加熱到1150～1250℃，保溫30～50min,空冷。零件的增重在0.2～0.4mg/cm2范圍為宜。

5.44J47表面處理工藝表面處理可采用噴砂、拋光、酸洗。合金在封接前可在乙酸＋硝酸或乙酸酐＋鹽酸中酸洗。

5.54J47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(zhì)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。