4J29
材料牌號：4J29精密合金
一、4J29精密合金概述：
4J29合金又稱可伐(Kovar)合金。該合金在20～450℃具有與硅硼硬玻璃相近的線膨脹系數，居里點較高，并有良好的低溫組織穩定性。合金的氧化膜致密，能很好地被玻璃浸潤。且不與汞作用，適合在含汞放電的儀表中使用。是電真空器件主要密封結構材料。
1、4J29材料牌號： 4J29。
2、4J29相近牌號： 見表1-1。
表1-1[1～4]

3、4J29材料的技術標準：
4、4J29化學成分： 見表1-2。
表1-2                                                                  %

在平均線膨脹系數達到標準規定條件下，允許鎳、鈷含量偏離表1-2規定范圍。鋁、鎂、鋯和鈦的含量各不大于0.10%，其總量應不大于0.20%。
5、4J29熱處理制度：標準規定的膨脹系數及低溫組織穩定性的性能檢驗試樣，在氫氣氣氛中加熱至900℃±20℃,保溫1h，再加熱至1100℃±20℃，保溫15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出爐。
6、4J29品種規格與供應狀態：品種有絲、帶、板、管和棒材。
7、4J29熔煉與鑄造工藝：用非真空感應爐、真空感應爐或電弧爐熔煉。
8、4J29應用概況與特殊要求：該合金是國際通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金。經航空工廠長期使用，性能穩定。主要用于電真空元器件如發射管、振蕩管、引燃管、磁控管、晶體管、密封插頭、繼電器、集成電路的引出線、底盤、外殼、支架等的玻璃封接。在應用中應使選用的玻璃與合金的膨脹系數相匹配。根據使用溫度嚴格檢驗其低溫組織穩定性。在加工過程中應進行適當的熱處理，以保證材料具有良好的深沖引伸性能。當使用鍛材時應嚴格檢驗其氣密性。
二、4J29物理及化學性能：   
1、4J29熱性能：                                        
(1)、4J29溶化溫度范圍：該合金溶化溫度約為1450℃[1,2]。
(2)、4J29熱導率： 見表2-1。
表2-1[1]

(3)、4J29比熱容： 在0℃時，比熱容為440J/(kg?℃)；在430℃時，比熱容為649J/(kg?℃)。
(4)、4J29線膨脹系數： 標準規定α1(20～400℃)=(4.6～5.2)×10-6℃-1；α1(20～450℃)=(5.1～5.5)×10-6℃-1(當用于晶體管時上限為5.6×10-6℃-1)。合金的平均線膨脹系數見表2-2。合金的膨脹曲線見圖2-1。
2、4J29密度：
3、4J29電性能：
(1)、4J29電阻率：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電阻溫度系數：見表2-3。
表2-3[1]

4、4J29磁性能：
(1)、4J29居里點： Tc=430℃[1,5]。
(2)、4J29合金的磁性能：見表2-4[1]。
在4000A/m下，剩余磁感應強度Br=0.98T，矯頑力Hc=68.8A/m[1,2]。
5、4J29化學性能：合金在大氣、淡水和海水中有較好的耐腐蝕性。
表2-4[1,2]

三、4J29力學性能：
1、4J29技術標準規定的性能：
(1)、4J29硬度： 深沖態帶材的硬度應符合表3-1的規定。厚度不大于0.2mm時不作硬度檢驗。
(1)、4J29抗拉強度： 絲材和帶材的抗拉強度應符合表3-2的規定。
表3-1

表3-2

2、4J29室溫及各種溫度下的力學性能：
(1)、4J29硬度： 冷應變率為50%的帶材，在不同退火溫度下的硬度見圖3-1。
(2)、4J29拉伸性能：合金（退火態）在室溫的拉伸性能見表3-3。冷應變率為50%的帶材，在不同退火溫度下的拉伸性能見圖3-2。
表3-3[1,5]

 

3、4J29持久和蠕變性能：
4、4J29疲勞性能：
5、4J29彈性性能：4J29彈性模量： E=138GPa。
四、4J29組織結構：
1、4J29相變溫度：γ→α相變溫度在-80℃以下。           
2、4J29時間-溫度-組織轉變曲線：
3、4J29合金組織結構：合金按1.5規定的熱處理制度處理后，再經-78.5℃冷凍，大于等于4h不應出現馬氏體組織。但當合金成分不當時，在常溫或低溫下將發生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉變，相變時伴隨著體積膨脹效應。合金的膨脹系數相應增高，致使封接件的內應力劇增，甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩定性的主要因素是合金的化學成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到，鎳是穩定γ相的主要元素，鎳含量偏高有利于γ相的穩定。隨合金總變形率增加其組織越趨向穩定。合金成分偏析也可能造成局部區域的γ→α相變。此外晶粒粗大也會促進γ→α相變。
4、4J29晶粒度：標準規定深沖態帶材的晶粒度應不小于7級，小于7級的晶粒不得超過面積的10%。厚度小于0.13mm的帶材估計平均晶粒度時，沿帶材厚度方向晶粒個數應不少于8個。
冷應變率為60%～70%的厚的帶材，在表4-1所示溫度下退火1h,空冷后，按YB 027-1992附錄A評級，其晶粒度見表4-1。
表4-1[1,2]