4J29合金又称可伐(Kovar)合金4J29合金又称可伐(Kovar)合金4J29合金又称可伐(Kovar)合金
4J29
?材料牌号：4J29精密合金
一、4J29精密合金概述：
4J29合金又称可伐(Kovar)合金。该合金在20～450℃具有与硅硼硬玻璃相近的线膨胀系数，居里点较高，并有良好的低温组织稳定性。合金的氧化膜致密，能很好地被玻璃浸润。且不与汞作用，适合在含汞放电的仪表中使用。是电真空器件主要密封结构材料。
1、4J29材料牌号： 4J29。
2、4J29相近牌号： 见表1-1。
表1-1[1～4]
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俄罗斯
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美国
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英国
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日本
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法国
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德国
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29HК
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Kovar
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Nilo K
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KV-1
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Dilver P0
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Vacon 12
|
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29HК-BИ
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Rodar
Techallony Glasseal 29-17
|
Telcaseal
|
KV-2 KV-3
|
Dilver P1
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Silvar 48
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3、4J29材料的技术标准：
4、4J29化学成分： 见表1-2。
表1-2 %
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C≤
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Si≤
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Mn≤
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P≤
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S≤
|
Cr≥
|
Ni≥
|
Mo≥
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Cu≤
|
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0.03
|
0.30
|
0.50
|
0.020
|
0.020
|
-
|
28.5-29.5
|
-
|
0.20
|
|
其他
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Al≤
|
Ti≤
|
Fe≤
|
Co≤
|
V≤
|
W≤
|
Nb≤
|
N≤
|
|
-
|
-
|
余量
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16.8-17.8
|
-
|
-
|
-
|
|
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。铝、镁、锆和钛的含量各不大于0.10%，其总量应不大于0.20%。
5、4J29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，在氢气气氛中加热至900℃±20℃,保温1h，再加热至1100℃±20℃，保温15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。
6、4J29品种规格与供应状态：品种有丝、带、板、管和棒材。
7、4J29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。
8、4J29应用概况与特殊要求：该合金是国际通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。经航空工厂长期使用，性能稳定。主要用于电真空元器件如发射管、振荡管、引燃管、磁控管、晶体管、密封插头、继电器、集成电路的引出线、底盘、外壳、支架等的玻璃封接。在应用中应使选用的玻璃与合金的膨胀系数相匹配。根据使用温度严格检验其低温组织稳定性。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、4J29物理及化学性能：
1、4J29热性能：
(1)、4J29溶化温度范围：该合金溶化温度约为1450℃[1,2]。
(2)、4J29热导率： 见表2-1。
表2-1[1]
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θ/℃
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
|
λ/(W/(m·℃))
|
20.6
|
21.5
|
22.7
|
23.7
|
25.4
|
(3)、4J29比热容： 在0℃时，比热容为440J/(kg•℃)；在430℃时，比热容为649J/(kg•℃)。
(4)、4J29线膨胀系数： 标准规定α1(20～400℃)=(4.6～5.2)×10-6℃-1；α1(20～450℃)=(5.1～5.5)×10-6℃-1(当用于晶体管时上限为5.6×10-6℃-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。
2、4J29密度：
3、4J29电性能：
(1)、4J29电阻率：ρ=0.48μΩ·m[1,5]。
表2-2[1]
|
θ/℃
|
 /10-6℃-1
|
θ/℃
|
 /10-6℃-1
|
|
20～60
|
7.8
|
20～500
|
6.2
|
|
20～100
|
6.4
|
20～550
|
7.1
|
|
20～200
|
5.9
|
20～600
|
7.8
|
|
20～300
|
5.3
|
20～700
|
9.2
|
|
20～400
|
5.1
|
20～800
|
10.2
|
|
20～450
|
5.3
|
20～900
|
11.4
|
(2)、4J29电阻温度系数：见表2-3。
表2-3[1]
|
温度范围/℃
|
20～50
|
20～85
|
20～100
|
20～200
|
20～300
|
20～400
|
|
αR/10-3℃-1
|
3.7
|
3.7
|
3.9
|
3.9
|
3.7
|
3.3
|
4、4J29磁性能：
(1)、4J29居里点： Tc=430℃[1,5]。
(2)、4J29合金的磁性能：见表2-4[1]。
在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.98T，矫顽力Hc=68.8A/m[1,2]。
5、4J29化学性能：合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。
表2-4[1,2]
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H/(A/m)
|
B/T
|
H/(A/m)
|
B/T
|
H/(A/m)
|
B/T
|
|
8
|
0.9×10-2
|
80
|
0.35
|
2000
|
1.47
|
|
16
|
2.1×10-2
|
160
|
0.81
|
4000
|
1.61
|
|
24
|
3.6×10-2
|
400
|
1.17
|
|
|
|
40
|
8.3×10-2
|
800
|
1.34
|
|
|
三、4J29力学性能：
1、4J29技术标准规定的性能：
(1)、4J29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时不作硬度检验。
(1)、4J29抗拉强度： 丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。
表3-1
|
状态
|
δ/mm
|
硬度HV
|
|
深冲态
|
>2.5
|
≤170
|
|
≤2.5
|
≤165
|
表3-2
|
状态代号
|
状态
|
σb/MPa
|
|
丝材
|
带材
|
|
R
|
软态
|
<585
|
<570
|
|
1/4I
|
1/4硬态
|
585～725
|
520～630
|
|
1/2I
|
1/2硬态
|
655～795
|
590～700
|
|
3/4I
|
3/4硬态
|
725～860
|
600～770
|
|
I
|
硬态
|
>850
|
>700
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2、4J29室温及各种温度下的力学性能：
(1)、4J29硬度： 冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的硬度见图3-1。
(2)、4J29拉伸性能：合金（退火态）在室温的拉伸性能见表3-3。冷应变率为50%的带材，在不同退火温度下的拉伸性能见图3-2。
表3-3[1,5]
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σb/MPa
|
σP0.2/MPa
|
δ/%
|
|
520
|
330
|
30
|
3、4J29持久和蠕变性能：
4、4J29疲劳性能：
5、4J29弹性性能：4J29弹性模量： E=138GPa。
四、4J29组织结构：
1、4J29相变温度：γ→α相变温度在-80℃以下。
2、4J29时间-温度-组织转变曲线：
3、4J29合金组织结构：合金按1.5规定的热处理制度处理后，再经-78.5℃冷冻，大于等于4h不应出现马氏体组织。但当合金成分不当时，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越趋向稳定。合金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、4J29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%。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。
冷应变率为60%～70%的厚的带材，在表4-1所示温度下退火1h,空冷后，按YB 027-1992附录A评级，其晶粒度见表4-1。
表4-1[1,2]
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退火温度/℃
|
675
|
700
|
750
|
800
|
900
|
1000
|
1100
|
1200
|
|
晶粒度级别
|
开始再结晶
|
>10
|
>10
|
10
|
7.5
|
5.0
|
4.0
|
3.0
|
