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4J42膨胀合金
一、4J42概述
铁镍定膨胀合金是通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金，其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。该合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
1.1 4J42材料牌号 4J42。
1.2 4J42相近牌号见表1-1。
表1-1
|
俄罗斯 |
美国 |
英国 |
日本 |
法国 |
德国 |
|
42H |
Glass Sealing42 Uniseal42 |
Nilo42 Invar |
D NSD |
N42 |
Vacodil 42 Nilo42 |
1.3 4J42材料的技术标准 YB/T 5235-1993《铁镍鉻、铁镍封接合金技术条件》。
1.4 4J42化学成分 见表1-2。
表1-2%
|
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Al |
Co |
Ni |
Fe |
|
≤ |
||||||||
|
0.05 |
0.80 |
0.30 |
0.020 |
0.020 |
0.10 |
- |
41.5～42.5 |
余量 |
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-2规定的范围。
1.5 4J42热处理制度 标准规定的膨胀系数性能检验试样其热处理制度：在氢气气氛中将试样加热到900℃±20℃，保温1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。
1.6 4J42品种规格与供应状态 品种有棒材、管材、板材、带材和丝材。
1.7 4J42熔炼与铸造工艺 用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。
1.8 4J42应用概况与特殊要求 4J42属玻封合金典型牌号，经航空工厂长期使用，性能稳定。
4J42合金主要用于和软玻璃、陶瓷等封接，制作电子管、晶体管和集成电路的引线、框架和密封插头。
在应用中应使选用的封接材料与合金的膨胀系数相配。热处理时应控制其晶粒度，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻、轧材时应严格检验材料的气密性。
二、4J42物理及化学性能
2.1 4J42热性能
2.1.1 4J42溶化温度范围 该合金溶化温度约为1430℃。
2.1.2 4J42热导率 λ=14.6W/(m·℃)。
2.1.3 4J42比热容 该合金的比热容为502J/(kg?℃)。
2.1.4 4J42线膨胀系数 标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-1。合金的平均线膨胀系数见表2-2。合金的膨胀曲线见图2-1。
表2-1
|
/10-6℃-1 |
||
|
20～300℃ |
20～400℃ |
20～450℃ |
|
4.0～5.0 |
- |
6.5～7.5 |
2.2 4J42密度 ρ=8.12g/cm3。
2.3 4J42电性能 电阻率ρ=0.61μΩ·m。
表2-2
|
/10-6℃-1 |
|||||||
|
20～100℃ |
20～200℃ |
20～300℃ |
20～350℃ |
20～400℃ |
20～450℃ |
20～500℃ |
20～600℃ |
|
5.6 |
4.9 |
4.8 |
4.95 |
5.9 |
6.9 |
7.8 |
9.2 |
2.4 4J42磁性能
2.4.1 4J42居里点 Tc=360℃。
2.4.2 4J42合金的磁性能 4J42合金的磁性能见表2-7。
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.99T，矫顽力Hc=28.8A/m。
2.5 4J42化学性能 合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。
表2-3
|
H/(A/m) |
8 |
16 |
24 |
40 |
80 |
|
B/T |
0.027 |
0.082 |
0.27 |
0.76 |
1.02 |
|
H/(A/m) |
160 |
400 |
800 |
2000 |
4000 |
|
B/T |
1.16 |
1.31 |
1.42 |
1.53 |
1.58 |
三、4J42力学性能
3.1 4J42技术标准规定的性能
3.1.1 4J42硬度 深冲态带材应符合表3-1的规定。厚度不大于0.2mm的带材不作硬度检验。
3.1.2 4J42抗拉强度 合金带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。
3.2 4J42室温及各种温度下的力学性能
3.2.1 4J42硬度 该组合金（退火态）硬度HV均约为135。
表3-1
|
δ/mm |
HV |
|
状态代号 |
状态 |
σb/MPa |
|
<2.5 |
≤170 |
R |
软态 |
<590 |
|
|
≤2.5 |
≤165 |
I |
硬态 |
>820 |
3.2.2 4J42拉伸性能 该组合金（退火态）室温拉伸性能见表3-2。
表3-2
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ/% |
φ/% |
|
490 |
234 |
35 |
65 |
