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。
1.1 4J34材料牌号 4J34。
1.2 4J34相近牌号 见表1-1。
表1-1
俄罗斯 | 美国 | 日本 | 德国 |
31HК(Ni31Co20) 24HК(Ni25Co28) | Ceramvar(Ni27Co25)
| - | Vacon20(Ni28Co20)
|
1.3 4J34材料的技术标准 YB/T 《瓷封合金4J34、4J34技术条件》。
1.4 4J34化学成分 见表1-2。
表1-2%
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。
1.5 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，在保护气氛或真空中加热到900℃±20℃,保温1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。
1.6 4J34品种规格与供应状态 上海冶韩可供品种有丝、管、板、带和棒材。
1.7 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。
1.8 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。
二、4J34物理及化学性能
2.1 4J34热性能
2.1.1 4J34熔化温度范围 该合金溶化温度约为1450℃。
2.1.2 4J34热导率
2.1.3 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。
表2-1 表2-2
/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 | |
2.2 4J34密度 ρ=8.29g/cm3。
2.3 4J34电性能
2.3.1 4J34电阻率 ρ=0.45μΩ·m。
2.3.2 4J34电阻温度系数
2.4 4J34磁性能
2.4.1 4J34居里点 Tc=470℃。
2.4.2 4J34合金的磁性能 见表2-6。
表2-6
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。
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。
三、4J34力学性能
3.1 4J34技术标准规定的性能
3.1.1 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 |
3.1.2 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 |
3.2 4J34室温及各种温度下的力学性能
3.2.1 4J34硬度 合金带材（退火态）硬度见表3-3。
3.2.2 4J34拉伸性能 合金（退火态）在室温的拉伸性能见表3-3。
表3-3
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ/% | HV |
539 | 343 | 32 | 158 |
3.3 4J34持久和蠕变性能
3.4 4J34疲劳性能
3.5 4J34弹性性能 弹性模量E=142GPa。
四、4J34组织结构
4.1 4J34相变温度
4J34合金 γ→α相变温度在-80℃以下。
4.2 4J34时间-温度-组织转变曲线
4.3 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。
4.4 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、4J34工艺性能与要求
5.1 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。
5.2 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。
5.3 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。
5.4 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。
5.5 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。