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純鎳絲

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4J6(4J06)膨脹合金

 

一、4J6概述

 

4J6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(qiáng)度的封接面。是電真空工業(yè)中的重要封接結(jié)構(gòu)材料。

 

1.1 4J6材料牌號 4J6。

 

1.2 4J6相近牌號 見表1-1。

                                          表1-1

俄羅斯

美國

日本

法國

德國

H42X6

42Ni-6Cr

Carpenter426

Sylvania4       Sealmet 4

NRS-1

VEF-426

SNC

ASV(426)

Ni42Cr6

Vacovit426

(NiCr426)

 

1.3 4J6材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) YB/T 5235-1993《鐵鎳鉻、鐵鎳封接合金技術(shù)條件》。

 

1.4 4J6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

0.25

0.30

-

0.20

41.5~42.5

5.4~6.30

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、鉻含量偏離表1-2規(guī)定的范圍。

 

1.5 4J6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。

 

1.6 4J6品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 品種有絲、管、板、帶和棒。

 

1.7 4J6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 4J6應(yīng)用概況與特殊要求 4J6合金是Fe-Ni-Cr系玻封合金的代表牌號。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(qiáng)度,允許合金中含有一定的鋁、鈰。在熱處理時(shí),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、4J6物理及化學(xué)性能    

 

2.1 4J6熱性能                                        

 

2.1.1 4J6溶化溫度范圍 該合金的溶化溫度約為1430℃。

 

2.1.2 4J6熱導(dǎo)率 見表2-1。

                                   表2-1

λ/(W/(m·℃))

ρ/(g/cm3)

ρ/(μΩ·m)

13.4

8.15

0.92

 

2.1.3 4J6比熱容 該合金的比熱容約為504J/(kg?℃)。

 

2.1.4 4J6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。4J6合金的膨脹曲線見圖2-1。

   表2-2                                    表2-3

/10-6℃-1


/10-6℃-1

20~300℃

20~400℃

20~100℃

20~200℃

20~300℃

20~400℃

20~500℃

20~550℃

20~600℃

7.6~8.3

9.5~10.2

6.8

7.0

7.7

9.7

11.7

11.7

12.2

 

2.2 4J6密度 見表2-1。

 

2.3 4J6電性能   

 

2.3.1 4J6電阻率 見表2-1。

 

2.3.2 4J6電阻溫度系數(shù) 

 

2.4 4J6磁性能

 

2.4.1 4J6居里點(diǎn) Tc=270℃。

 

2.4.2 4J6合金的磁性能 見表2-5。

 

在4000A/m下,剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=0.64T,矯頑力

 

Hc=22.4A/m。

 

2.5 4J6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

H/(A/m)

B/T

H/(A/m)

B/T

8

16

24

40

80

2.0×10-2

0.17

0.38

0.53

0.73

160

400

800

2000

4000

0.83

0.93

0.99

1.06

1.09

 

三、4J6力學(xué)性能

 

3.1 4J6技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

 

3.1.1 4J6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(shí)不作硬度試驗(yàn)。

 

3.1.2 4J6抗拉強(qiáng)度 合金帶材的抗拉強(qiáng)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

 

3.2 4J6室溫及各種溫度下的力學(xué)性能 

 

3.2.1 4J6硬度 合金帶材(退火狀態(tài))的硬度見表3-2。

 

3.2.2 4J6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

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ/%

HV

500

177

33

128

 

3.3 4J6持久和蠕變性能

 

3.4 4J6疲勞性能 

 

3.5 4J6彈性性能 

 

3.5.1 4J6彈性模量 E=147GPa。

 

四、4J6組織結(jié)構(gòu)

 

4.1 4J6相變溫度         

 

4.2 4J6時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 

 

4.3 4J6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。

 

4.4 4J6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(jì)平均晶粒度時(shí),沿帶材厚度方向晶粒個數(shù)應(yīng)不少于8個。

 

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

                                             表4-1

退火溫度/℃

650

675

700

750

800

900

1000

1050

1100

1200

晶粒度級別

開始再結(jié)晶

-

>10

>10

10

8.0

7.5

5.0

4.0

>2.0

 

五、4J6工藝性能與要求

5.1 4J6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。4J6、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(shí),退火后會引起塑性各向異性。

5.2 4J6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(jìn)行電阻焊。該合金與玻璃封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。

5.3 4J6零件熱處理工藝 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(jī)械加工后的殘存應(yīng)力,要進(jìn)行消除應(yīng)力退火:零件在保護(hù)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(hù)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。

5.4 4J6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。

5.5 4J6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。


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