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更新時間：2020-11-18
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4J50
一、4J50概述
鐵鎳定膨脹合金是通過調(diào)整鎳含量而獲得在給定溫度范圍內(nèi)能與膨脹系數(shù)不同的軟玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨脹合金，其膨脹系數(shù)和居里點隨鎳含量增加而增加。該合金是電真空工業(yè)中廣泛使用的封接結(jié)構(gòu)材料。
1.14J50材料牌號4J50。
1.24J50相近牌號見表1-1。
表1-1[1～3]
俄羅斯 | 英國 | 日本 | 法國 | 德國 | |
50H | FeNi50 | Nilo51 | NS-1 | N50 | Vacodil500 |
1.34J50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》。
1.44J50化學(xué)成分見表1-2。
表1-2[4]%
C | Mn | Si | P | S | Al | Co | Ni | Fe |
≤ | ||||||||
0.05 | 0.80 | 0.30 | 0.020 | 0.020 | 0.10 | 1.0 | 49.5～50.5 | 余量 |
在平均線膨脹系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下，允許鎳含量偏離表1-2規(guī)定的范圍。
1.54J50熱處理制度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗試樣其熱處理制度：在氫氣氣氛中將試樣加熱到900℃?20℃，保溫1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐[4]。
1.64J50品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)品種有棒材、管材、板材、帶材和絲材。
1.74J50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。
1.84J50應(yīng)用概況與特殊要求4J50屬玻封合金典型牌號，經(jīng)航空工廠使用，性能穩(wěn)定。
4J50合金主要用于制作精密阻抗膜片，濕簧、干簧繼電器，精密長度計量，與相應(yīng)的軟玻璃封接。
在應(yīng)用中應(yīng)使選用的封接材料與合金的膨脹系數(shù)相配。熱處理時應(yīng)控制其晶粒度，以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當(dāng)使用鍛、軋材時應(yīng)嚴(yán)格檢驗材料的氣密性。
二、4J50物理及化學(xué)性能
2.14J50熱性能
2.1.14J50溶化溫度范圍該合金溶化溫度約為1430℃[1,2]。
2.1.24J50熱導(dǎo)率λ=16.7W/(m?℃)[1,2]。
2.1.34J50比熱容該合金的比熱容為502J/(kg?℃)。
2.1.44J50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2-2。合金的平均線膨脹系數(shù)見表2-3。合金的膨脹曲線見圖2-3。
表2-2
/10-6℃-1 | ||
20～300℃ | 20～400℃ | 20～450℃ |
9.2～10.0 | 9.2～9.9 | - |
2.24J50密度ρ=8.21g/cm3[1,2]。
2.34J50電性能電阻率ρ=0.44μΩ?m[1,2]。
表2-3[1,2]
/10-6℃-1 | |||||||
20～100℃ | 20～200℃ | 20～300℃ | 20～350℃ | 20～400℃ | 20～450℃ | 20～500℃ | 20～600℃ |
9.8 | 9.8 | 9.5 | 9.4 | 9.4 | 9.4 | 9.7 | 10.6 |
2.44J50磁性能
2.4.14J50居里點Tc=500℃[1,2]。
2.4.24J50合金的磁性能4J50合金的磁性能見表2-4。
在4000A/m下，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br=1.03T，矯頑力Hc=10A/m[2]。
2.54J50化學(xué)性能合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。
表2-4[1,2]
H/(A/m) | 8 | 16 | 24 | 40 | 80 |
B/T | 0.29 | 0.64 | 0.74 | 0.83 | 0.94 |
H/(A/m) | 160 | 400 | 800 | 2000 | 4000 |
B/T | 1.06 | 1.20 | 0.30 | 1.44 | 1.50 |
三、4J50力學(xué)性能
3.14J50技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
3.1.14J50硬度深沖態(tài)帶材應(yīng)符合表3-1的規(guī)定。厚度不大于0.2mm的帶材不作硬度檢驗。
3.1.24J50抗拉強(qiáng)度合金帶材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合表3-2的規(guī)定。
3.24J50室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
3.2.14J50硬度該合金（退火態(tài)）硬度HV約為135[1,2]。
表3-1[4] 表3-2[4]
δ/mm | HV | 狀態(tài)代號 | 狀態(tài) | σb/MPa | |
<2.5 | ≤170 | R | 軟態(tài) | <590 | |
≤2.5 | ≤165 | I | 硬態(tài) | >820 |
3.2.24J50拉伸性能該組合金（退火態(tài)）室溫拉伸性能見表3-3。
表3-3[1,2,4]
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ/% | φ/% |
550 | 276 | 35 | 65 |
3.34J50持久和蠕變性能
3.44J50疲勞性能
3.54J50彈性性能
3.5.14J50彈性模量該組合金的彈性模量E=158GPa[1,2]。
四、4J50組織結(jié)構(gòu)
4.14J50相變溫度
4.24J50時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.34J50合金組織結(jié)構(gòu)該組合金均為穩(wěn)定的奧氏體組織。
4.44J50晶粒度合金深沖帶的晶粒度應(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，沿帶材厚度方向的晶粒個數(shù)應(yīng)不少于8個。
五、4J50工藝性能與要求
5.14J50成形性能該合金很容易進(jìn)行冷、熱加工。熱加工溫度不宜過高，加熱時間不宜過長，應(yīng)避免在含的氣氛中加熱。當(dāng)帶材冷應(yīng)變率大于75%時，退火后會引起塑性各向。冷應(yīng)變率在10%～15%，加熱到950～1050℃時（在釬焊過程中不可避免）晶粒顯著長大，致使合金塑性降低，對于薄的截面還可能喪失金屬的真空氣密性。因此成品的終應(yīng)變率應(yīng)控制在60%左右[2，5]。
5.24J50焊接性能該合金具有良好的焊接性能，可釬焊和點焊。該合金與軟玻璃等材料封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。
5.34J50零件熱處理工藝熱處理可分為：消除應(yīng)力退火、中間退火及預(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：430～540℃，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。工件需在真空或保護(hù)氣氛中，加熱到700～800℃，保溫30～60min，然后爐冷、空冷或水淬。
(3)預(yù)氧化處理該組合金作封接材料使用時，在封接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理。使合金表面生成一層厚度均勻、致密的氧化膜。零件在1100℃下，在飽和濕氫中，加熱30min，然后在大約800℃的空氣中氧化5～10min。零件的增重在0.1～0.3mg/cm2為適宜[6]。
該組合金不能用熱處理硬化。
5.44J50表面處理工藝在熱處理、焊接或玻封之前，必須清除金屬表面污物、油脂。氧化層時可采用噴砂或先在熔融堿液中浸泡，然后再酸洗。輕微氧化皮可用25%溶液在70℃下酸洗。
5.54J50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。磨削性能良好。
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