4J34陶瓷封接合金 4J34膨胀合金成分与性能
4J34是结合我国的陶瓷特点研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃温度范围内具有与95%Al2O3陶瓷相近的线膨胀系数。主要用于和陶瓷进行匹配封接，是电真空工业中重要的封接结构材料。
4J34相近牌号
俄罗斯
美国
日本
德国
31HК(Ni31Co20)
24HК(Ni25Co28)
Ceramvar(Ni27Co25)
-
Vacon20(Ni28Co20)
4J34材料的技术标准 YB/T 5234-1993《瓷封合金4J33、4J34技术条件》。
4J34 %
C
Mn
Si
P
S
Ni
Co
Fe
≤
0.05
0.50
0.30
0.020
0.020
28.5～29.5
19.5～20.5
余量
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍、钴含量偏离表1-2规定范围。
4J34热处理制度 标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样，在?；て栈蛘婵罩屑尤鹊?00℃±20℃,保温1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。
4J34品种规格与供应状态 品种有丝、管、板、带和棒材。
4J34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。
4J34应用概况与特殊要求 该合金经航空工厂长期使用，性能稳定。主要用于电真空元件与Al2O3陶瓷封接。制造大型电子管和磁控管的电极、引出盘和引出线。在使用中应使选用的陶瓷与合金的膨胀系数相匹配。当选用合金时，应根据使用温度严格检验低温组织稳定性。在加工过程中应进行适当的热处理，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻材时应严格检验其气密性。
4J34物理及化学性能
4J34热性能
4J34熔化温度范围 该合金溶化温度约为1450℃[1,2]。
4J34热导率
4J34线膨胀系数 标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-1。
该合金的平均线膨胀系数见表2-2。4J34合金的膨胀曲线见图2-1。
/10-6℃-1
/10-6℃-1
20～400℃
20～500℃
20～600℃
20～300℃
20～400℃
20～500℃
20～600℃
6.3～7.1
-
7.8～8.5
6.8
6.4
6.8
8.2
4J34密度 见表2-3。 表2-3[1,4]
ρ/(g/cm3)
ρ/(μΩ·m)
8.29
0.45
4J34电性能
4J34电阻率 见表2-3。
4J34电阻温度系数
4J34磁性能
4J34居里点 Tc=470℃[1,2]。
1.png
2.4.2 4J34合金的磁性能 见表2-6。
表2-6[1,2]
H/(A/m)
B/T
H/(A/m)
B/T
8
0.7×10-2
160
0.65
16
1.5×10-2
400
1.01
24
2.7×10-2
800
1.21
40
5.6×10-2
2000
1.46
80
0.25
4000
1.62
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.89T,矫顽力Hc=83.2A/m[1,2]。
2.5 4J34化学性能 该合金在大气、淡水和海水中具有较好的耐腐蚀性。
锚点4J34力学性能
4J34技术标准规定的性能
4J34硬度 深冲态带材的硬度应符合表3-1的规定。厚度不大于0.2mm的带材不做硬度检验。
表3-1
状态
δ/mm
HV
深冲态
>2.5
≤170
≤2.5
≤165
4J34抗拉强度 丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。
表3-2
状态代号
状态
σb/MPa
丝材
带材
R
软态
<585
<570
Y
硬态
>860
>700
4J34室温及各种温度下的力学性能
4J34硬度 合金带材（退火态）硬度见表3-3。
4J34拉伸性能 合金（退火态）在室温的拉伸性能见表3-3。
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ/%
HV
539
343
32
158
4J34持久和蠕变性能
4J34疲劳性能
4J34弹性性能 弹性模量E=142GPa。
四、锚点4J34组织结构
4J34相变温度 4J34合金 γ→α相变温度在-80℃以下。
4J34时间-温度-组织转变曲线
4J34合金组织结构 该合金的组织为单相奥氏体。按1.5规定的热处理制度处理后，4J34再经-78.5℃下冷冻，不应出现马氏体组织。
当合金成分不当时，在常温或低温下将发生不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)转变。相变时伴随着体积膨胀效应。合金的膨胀系数相应增高，致使封接件的内应力剧增，甚至造成部分损坏。影响合金低温组织稳定性的主要因素是合金的化学成分。从Fe-Ni-Co三元相图中可以看到，镍是稳定奥氏体(γ)相的主要元素，镍含量偏高有利于γ相的稳定。随合金总变形率增加其组织愈趋向稳定。合金的成分偏析也可能造成局部区域的γ→α相变。此外，晶粒粗大也会促进γ→α相变[2,5,6]。
4J34晶粒度 标准规定，深冲态带材的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒不得超过面积的10%。对厚度小于0.13mm的带材，估计平均晶粒度时，沿带材厚度方向晶粒个数应不少于8个。
五、锚点4J34工艺性能与要求
4J34成形性能 该合金具有良好的冷、热加工性能，可制成各种复杂形状的零件。但应避免在含硫的气氛中加热。在冷加工时，带材的冷应变率大于70%，退火后会引起塑性各向异性。应变率在10%～15%内，合金在退火时会导致晶粒急剧长大，也将产生合金的塑性各向异性。当最终应变率为60%～65%，晶粒度7～8.5级时，其塑性各向异性最小。
4J34焊接性能 该合金可采用钎焊、熔焊、电阻焊等方法与铜、钢、镍等金属焊接。当合金中锆含量大于0.06%时，将影响板材的氩弧焊焊接质量，甚至使焊缝开裂。
该合金的零件在与陶瓷封接前，应进行退火、清洗、镀镍，然后与金属化后再镀镍的陶瓷件用银焊封接。
4J34零件热处理工艺 热处理可分为：消除应力退火、中间退火。
(1)消除应力退火 为消除零件在机械加工后的残存应力，要进行消除应力退火：470～540℃，保温1～2h，炉冷或空冷。
(2)中间退火 为消除合金在冷轧、冷拔、冷冲压过程引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件需在干氢、分解氨或真空中加热到750～900℃，保温15min～1h，然后炉冷、空冷或水淬。
该合金不能用热处理硬化。
4J34表面处理工艺 表面处理可用喷砂、抛光、酸洗。该合金具有良好的电镀性能，表面能镀金、银、镍、铬等金属。
4J34切削加工与磨削性能 该合金切削加工特性和奥氏体不锈钢相似。加工时采用高速钢或硬质合金刀具，低速切削加工。切削时可使用冷却剂。该合金磨削性能良好。
