一、4J33概述

    4J33是結(jié)合我國的陶瓷特點(diǎn)研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃溫度范圍內(nèi)具有與95%Al2O3陶瓷相近的線膨脹系數(shù)。主要用于和陶瓷進(jìn)行匹配封接，是電真空工業(yè)中重要的封接結(jié)構(gòu)材料。

1.1 4J33材料牌號(hào) 4J33。

1.2 4J33相近牌號(hào) 見表1-1。

表1-1[1～3]

1.3 4J33材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) YB/T 5234-1993《瓷封合金4J33、4J34技術(shù)條件》。

1.4 4J33化學(xué)成分  見表1-2。

表1-2%

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、鈷含量偏離表1-2規(guī)定范圍。

1.5 4J33熱處理制度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)及低溫組織穩(wěn)定性的性能檢驗(yàn)試樣，在保護(hù)氣氛或真空中加熱到900℃±20℃,保溫1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。

1.6 4J33品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 品種有絲、管、板、帶和棒材。

1.7 4J33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。

1.8 4J33應(yīng)用概況與特殊要求 該合金經(jīng)航空工廠長期使用，性能穩(wěn)定。主要用于電真空元件與Al2O3陶瓷封接。制造大型電子管和磁控管的電極、引出盤和引出線。在使用中應(yīng)使選用的陶瓷與合金的膨脹系數(shù)相匹配。當(dāng)選用合金時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用溫度嚴(yán)格檢驗(yàn)低溫組織穩(wěn)定性。在加工過程中應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛材時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)其氣密性。

二、4J33物理及化學(xué)性能   

2.1 4J33熱性能                                        

2.1.1 4J33熔化溫度范圍 該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。

2.1.2 4J33熱導(dǎo)率 4J33合金熱導(dǎo)率λ=17.6W/(m?℃)[1,2]。 

2.1.3 4J33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。

該合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-2。4J33合金的膨脹曲線見圖2-1。

表2-1                                        表2-2[1]

2.2 4J33密度 ρ=8.27g/cm3[1,4]。                                 

2.3 4J33電性能

2.3.1 4J33電阻率 ρ=0.46μΩ·m[1,4]。

2.3.2 4J33電阻溫度系數(shù) 見表2-4。 

表2-4[1,2]

2.4 4J33磁性能

2.4.1 4J33居里點(diǎn) Tc=440℃[1,2]。  

2.4.2 4J33合金的磁性能 見表2-6。

                                            表2-6[1,2]

在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=1.06T,矯頑力Hc=63.2A/m[1,2]。

2.5 4J33化學(xué)性能 該合金在大氣、淡水和海水中具有較好的耐腐蝕性。

三、4J33力學(xué)性能

3.1 4J33技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.1.1 4J33硬度 深沖態(tài)帶材的硬度應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不做硬度檢驗(yàn)。

表3-1

3.1.2 4J33抗拉強(qiáng)度 絲材和帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。

表3-2

3.2 4J33室溫及各種溫度下的力學(xué)性能 

3.2.1 4J33硬度 合金帶材（退火態(tài)）硬度見表3-3。

3.2.2 4J33拉伸性能 合金（退火態(tài)）在室溫的拉伸性能見表3-3。

表3-3[1,2,4]

3.3 4J33持久和蠕變性能

3.4 4J33疲勞性能 

3.5 4J33彈性性能 彈性模量E=139GPa。

四、4J33組織結(jié)構(gòu)

4.1 4J33相變溫度 4J34合金 γ→α相變溫度在-80℃以下。4J33較4J34組織穩(wěn)定。           

4.2 4J33時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 

4.3 4J33合金組織結(jié)構(gòu) 該合金的組織為單相奧氏體。按1.5規(guī)定的熱處理制度處理后，4J34再經(jīng)-78.5℃下冷凍，不應(yīng)出現(xiàn)馬氏體組織。

當(dāng)合金成分不當(dāng)時(shí)，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(shí)伴隨著體積膨脹效應(yīng)。合金的膨脹系數(shù)相應(yīng)增高，致使封接件的內(nèi)應(yīng)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(xué)成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到，鎳是穩(wěn)定奧氏體(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愈趨向穩(wěn)定。合金的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(huì)促進(jìn)γ→α相變[2,5,6]。

4.4 4J33晶粒度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，深沖態(tài)帶材的晶粒度應(yīng)不小于7級(jí)，小于7級(jí)的晶粒不得超過面積的10%。對(duì)厚度小于0.13mm的帶材，估計(jì)平均晶粒度時(shí)，沿帶材厚度方向晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。

冷應(yīng)變率為60%～70%的1mm厚4J33帶材，在表4-1所示溫度下退火，空冷后，按YB 027－1992附錄A進(jìn)行晶粒度評(píng)級(jí)，結(jié)果見表4-1。

表4-1

五、4J33工藝性能與要求

5.1 4J33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。但應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。在冷加工時(shí)，帶材的冷應(yīng)變率大于70%，退火后會(huì)引起塑性各向異性。應(yīng)變率在10%～15%內(nèi)，合金在退火時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶粒急劇長大，也將產(chǎn)生合金的塑性各向異性。當(dāng)最終應(yīng)變率為60%～65%，晶粒度7～8.5級(jí)時(shí)，其塑性各向異性最小。

5.2 4J33焊接性能 該合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當(dāng)合金中鋯含量大于0.06%時(shí)，將影響板材的氬弧焊焊接質(zhì)量，甚至使焊縫開裂。

該合金的零件在與陶瓷封接前，應(yīng)進(jìn)行退火、清洗、鍍鎳，然后與金屬化后再鍍鎳的陶瓷件用銀焊封接。

5.3 4J33零件熱處理工藝 熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火。

(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：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、冷沖壓過程引起的加工硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)加工。工件需在干氫、分解氨或真空中加熱到750～900℃，保溫15min～1h，然后爐冷、空冷或水淬。

該合金不能用熱處理硬化。

5.4 4J33表面處理工藝 表面處理可用噴砂、拋光、酸洗。該合金具有良好的電鍍性能，表面能鍍金、銀、鎳、鉻等金屬。

5.5 4J33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。該合金磨削性能良好。