4J6玻封合金 封接结构材料用途

4J6概述

4J6在20～400℃温度范围内，具有与软玻璃相近的膨胀系数，用于与相应的软玻璃匹配封接。该类合金中含有铬，经氧化处理后，合金表面生成非常致密的氧化膜，与基体结合牢固，且与软玻璃浸润性好。因此，能获得高强度的封接面。是电真空工业中的重要封接结构材料。

1.1 4J6材料牌号 4J6。

1.2 4J6相近牌号 见表1-1。

表1-1[1,4]

在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍、铬含量偏离表1-2规定的范围。

1.5 4J6热处理制度 标准规定的膨胀系数性能检验试样在氢气气氛中将试样加热至1100℃±20℃,保温15min，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。

1.6 4J6品种规格与供应状态 品种有丝、管、板、带和棒。

1.7 4J6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 4J6应用概况与特殊要求 4J6合金是Fe-Ni-Cr系玻封合金的代表牌号。该组合金经航空工厂长期使用，性能稳定。主要用于制作各种电真空元器件，如电子束管的阳极帽等。在应用中应使选用的玻璃与合金的膨胀系数相匹配。为提高金属与玻璃的封接强度，允许合金中含有一定的铝、铈。在热处理时，应避免其晶粒过大，以保证带材具有良好的深冲引伸性能及气密性。

二、4J6物理及化学性能

2.1 4J6热性能

2.1.1 4J6溶化温度范围 该合金的溶化温度约为1430℃[5]。

2.1.2 4J6热导率 见表2-1。

表2-1[1]

2.2 4J6密度 见表2-1。

2.3 4J6电性能

2.3.1 4J6电阻率 见表2-1。

2.3.2 4J6电阻温度系数

2.4 4J6磁性能

2.4.1 4J6居里点 Tc=270℃[1,6]。

2.4.2 4J6合金的磁性能 见表2-5[1,2]。

在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.64T，矫顽力

Hc=22.4A/m[1,2]。

2.5 4J6化学性能 合金在大气、淡水和海水中具有

较好的耐腐蚀性；有良好的抗氢氟酸腐蚀性能。

表2-5[1,2]

3.3 4J6持久和蠕变性能

3.4 4J6疲劳性能

3.5 4J6弹性性能

3.5.1 4J6弹性模量 E=147GPa。

四、4J6组织结构

4.1 4J6相变温度

4.2 4J6时间-温度-组织转变曲线

4.3 4J6合金组织结构 该合金处于Fe-Ni-Cr三元相图的稳定奥氏体区域。合金为单相奥氏体组织。

4.4 4J6晶粒度 标准规定，合金深冲态带材的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒度不得超过面积的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1mm厚的带材，在表4-1所示温度下退火,空冷后，按YB 027-1992进行晶粒度评级，结果见表4-1。

表4-1[1,2]

退火温度/℃

650

675

700

750

800

900

1000

1050

1100

1200

晶粒度级别

开始再结晶

>10

>10

10

8.0

7.5

5.0

4.0

>2.0

五、4J6工艺性能与要求

5.1 4J6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。4J6、合金的热加工温度在1160℃左右。该合金应避免在含硫气氛中加热。当带材冷应变率大于70%时，退火后会引起塑性各向异性[6]。

5.2 4J6焊接性能 该合金可采用电弧焊、氧乙炔焊。在预氧化处理后，特别在与玻璃封接后，很难进行电阻焊。该合金与玻璃封接前应进行预氧化处理。

5.3 4J6零件热处理工艺 热处理可分为：消除应力退火、中间退火、预氧化处理。

(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：零件在保护气氛中加热到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、冷冲压过程中引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件需在保护气氛中加热到800～900℃，保温20min，炉冷或空冷。

(3)预氧化处理 为使合金表面生成一层厚度均匀、致密的氧化膜，该氧化膜与基体结合牢固，且能很好地与熔融的玻璃浸润。零件在饱和湿氢中，加热到1150～1250℃，保温30～50min,空冷。零件的增重在0.2～0.4mg/cm2范围为宜。

5.4 4J6表面处理工艺 表面处理可采用喷砂、抛光、酸洗。合金在封接前可在乙酸＋硝酸或乙酸酐＋盐酸中酸洗。

5.5 4J6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。