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4J47膨脹合金

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，合金表面生成致密的氧化膜，與基體結合牢固，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)中的重要封接結構材料。
1.1 4J47材料牌號 4J47。
1.2 4J47相近牌號 見表1-1。
表1-1
俄羅斯 美國 日本 法國 德國
47HX - - 461 -

1.3 4J47材料的技術標準 YB/T 5235-1993《鐵鎳鉻、鐵鎳封接合金技術條件》。
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1.4 4J47化學成分 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)達到標準規(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合金鋁的質量分數(shù)應不大于0.10%。
1.5 4J47熱處理制度 標準規(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。
1.6 4J47品種規(guī)格與供應狀態(tài) 品種有絲、管、板、帶和棒。
1.7 4J47熔煉與鑄造工藝 用非真空感應爐、真空感應爐或電弧爐熔煉。
1.8 4J47應用概況與特殊要求 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。在應用中應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。
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二、4J47物理及化學性能
2.1 4J47熱性能
2.1.1 4J47溶化溫度范圍 該合金的溶化溫度約為1430℃。
2.1.2 4J47熱導率 見表2-1。

表2-1
λ/(W/(m·℃)) ρ/(g/cm3) ρ/(μΩ·m)
20.1 8.19 0.55
2.1.3 4J47比熱容 該合金的比熱容約為504J/(kg•℃)。
2.1.4 4J47線膨脹系數(shù) 標準規(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
/10-6℃-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

2.2 4J47密度 見表2-1。 表2-4

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

2.3 4J47電性能
2.3.1 4J47電阻率 見表2-1。
2.3.2 4J47電阻溫度系數(shù) 見表2-4。
2.4 4J47磁性能
2.4.1 4J47居里點 Tc=400℃。
2.4.2 4J47合金的磁性能 見表2-5。
在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=0.97T，矯頑力Hc=29.6A/m。
2.5 4J47化學性能 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 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
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三、4J47力學性能
3.1 4J47技術標準規(guī)定的性能
3.1.1 4J47硬度 深沖態(tài)帶材的維氏硬度應小于等于190。厚度不大于0.2mm時不作硬度試驗。
3.1.2 4J47抗拉強度 合金帶材的抗拉強度應符合表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 4J47室溫及各種溫度下的力學性能
3.2.1 4J47硬度 合金帶材（退火狀態(tài)）的硬度見表3-2。
3.2.2 4J47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
549 186 33 -

3.3 4J47持久和蠕變性能
3.4 4J47疲勞性能
3.5 4J47彈性性能
3.5.1 4J47彈性模量 E=142GPa。
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四、4J47組織結構
4.1 4J47相變溫度
4.2 4J47時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 4J47合金組織結構 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 4J47晶粒度 標準規(guī)定，合金深沖態(tài)帶材的晶粒度應不小于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)應不少于8個。
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五、4J47工藝性能與要求
5.1 4J47成形性能 該合金具有良好的冷、熱加工性能，可制成各種復雜形狀的零件。4J47、合金的熱加工溫度在1160℃左右。該合金應避免在含硫氣氛中加熱。當帶材冷應變率大于70%時，退火后會引起塑性各向異性。
5.2 4J47焊接性能 該合金可采用電弧焊、氧乙炔焊。在預氧化處理后，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進行預氧化處理。
5.3 4J47零件熱處理工藝 熱處理可分為：消除應力退火、中間退火、預氧化處理。
(1)消除應力退火 為消除零件在機械加工后的殘存應力，要進行消除應力退火：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 4J47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 4J47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。


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