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一、4j54概述

鐵鎳定膨脹合金是通過(guò)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(diǎn)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。

 1.1 4j54材料牌號(hào) 4j54。

1.2 4j54相近牌號(hào) 見(jiàn)表1-1。

表1-1俄羅斯美國(guó)英國(guó)日本法國(guó)德國(guó)----n54vacodil 540

工藝性能與要求：

1、合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析程度與治金工藝直接有關(guān)。

2、為避免鋼錠中的元素 偏析過(guò)重,采用的鋼錠直徑不大于508mm。

3、經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能,鋼錠的開(kāi)坯加熱溫度不得超過(guò)1120℃。

4、該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關(guān)。

5、合金具有滿(mǎn)意的焊接性能,可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點(diǎn)焊等方法進(jìn)行焊接。

6、合金不同的固溶處理和時(shí)效處理工藝會(huì)得到不同的材料性能。由于γ”相的擴(kuò)散速率較低,所以通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效處理能使合金獲得最佳的機(jī)械性能。

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feni541.3 4j54材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 4j54化學(xué)成分 見(jiàn)表1-2。

表1-2％cmnsipsalconife≤0.050.800.300.0200.020--53.5～54.5余量 在平均線(xiàn)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。

1.5 4j54熱處理制度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膨脹系數(shù)性能檢驗(yàn)試樣其熱處理制度：在保護(hù)氣氛或真空中加熱到850℃±20℃,保溫1h,以不大于300℃/min速度冷至400℃以下出爐[4]。

1.6 4j54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。

1.7 4j54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。

1.8 4j54應(yīng)用概況與特殊要求 4j54合金主要用于和云母、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(shí)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(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)材料的氣密性。

二、4j54物理及化學(xué)性能    

2.1 4j54熱性能                                        

2.1.1 4j54溶化溫度范圍 該合金溶化溫度約為1430℃。

2.1.2 4j54熱導(dǎo)率 λ=18.8w/(m·℃)。

2.1.3 4j54比熱容 該合金的比熱容為502j/(kg•℃)。

2.1.4 4j54線(xiàn)膨脹系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合金平均線(xiàn)膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-1。合金的平均線(xiàn)膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-2。合金的膨脹曲線(xiàn)見(jiàn)圖2-5。

                                           表2-1/10-6℃-120～300℃20～400℃20～450℃10.2～11.410.2～11.4-

2.2 4j54密度 ρ=8.28g/cm3。

2.3 4j54電性能 電阻率ρ=0.42μω·m。

                                           表2-2/10-6℃-120～100℃20～200℃20～300℃20～350℃20～400℃20～450℃20～500℃20～600℃10.712.710.710.710.810.310.811.2 2.4 4j54磁性能

2.4.1 4j54居里點(diǎn) tc=530℃。

2.4.2 4j54合金的磁性能

2.5 4j54化學(xué)性能 合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。

三、4j54力學(xué)性能

3.1 4j54技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.1.1 4j54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(yàn)。

3.1.2 4j54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。

3.2 4j54室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

3.2.1 4j54硬度 該合金（退火態(tài)）硬度hv約為135。

           表3-1                                                        表3-2δ/mmhv 狀態(tài)代號(hào)狀態(tài)σb/mpa<2.5≤170r軟態(tài)<590≤2.5≤165i硬態(tài)>8203.2.2 4j54拉伸性能 該合金（退火態(tài)）室溫拉伸性能見(jiàn)表3-3

                                     表3-3σb/mpaσp0.2/mpaδ/％φ/％560-35-3.3 4j54持久和蠕變性能

3.4 4j54疲勞性能

3.5 4j54彈性性能

3.5.1 4j54彈性模量 該合金的彈性模量e=157gpa。

四、4j54組織結(jié)構(gòu)

4.1 4j54相變溫度          

4.2 4j54時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)

4.3 4j54合金組織結(jié)構(gòu) 該合金為穩(wěn)定的奧氏體組織。4.4 4j54晶粒度 合金深沖帶的晶粒度應(yīng)不小于7級(jí),小于7級(jí)的晶粒度不得超過(guò)面積的10％。厚度小于0.13mm的帶材估計(jì)平均晶粒度時(shí),沿帶材厚度方向的晶粒個(gè)數(shù)應(yīng)不少于8個(gè)。

五、4j54工藝性能與要求5.1 4j54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(guò)高,加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),應(yīng)避免在含硫的氣氛中加熱。當(dāng)帶材冷應(yīng)變率大于75％時(shí),退火后會(huì)引起塑性各向異性。冷應(yīng)變率在10％～15％,加熱到950～1050℃時(shí)（在釬焊過(guò)程中不可避免）晶粒顯著長(zhǎng)大,致使合金塑性降低,對(duì)于薄的截面還可能喪失金屬的真空氣密性。因此成品的最終應(yīng)變率應(yīng)控制在60％左右。 5.2 4j54焊接性能 該合金具有良好的焊接性能,可釬焊和點(diǎn)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。5.3 4j54零件熱處理工藝 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(guò)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 該合金作封接材料使用時(shí),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。

 該合金不能用熱處理硬化。

5.4 4j54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。氧化層嚴(yán)重時(shí)可采用噴或先在熔融堿 液中浸泡,然后再酸 洗。輕微氧化皮可用25％鹽 酸 溶液在70℃下酸 洗。

5.5 4j54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(shí)采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具,低速切削加工,切削時(shí)可使用冷卻劑 。磨削性能良好。