4J49是一种精密合金,同时也属于铁镍铬玻封合金,含有47%左右的镍元素含量,用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。4J49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,为提高金属与玻璃的封接强度,允许合金中含有一定的铝、铈等稀有元素。
1.3 4J49材料的技术标准 YB/T 5235-1993《铁镍铬、铁镍封接合金技术条件》。
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 4J49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 4J49品种规格与供应状态 品种有丝、管、板、带和棒。
1.7 4J49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 4J49应用概况与特殊要求 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。
玻璃与玻璃之间的封接通常是在煤气或天燃气和氧气的混合火焰中进行烧结熔化而进行的。为了保证封接可靠,必须使封接玻璃之间的热膨胀系数极为相近,否则会因封接时产生的内应力引起玻璃的破裂。
经验证明:如果线膨胀系数之差不大于7×10-7/℃,则熔接处所产生的内应力不致引起炸裂。如果膨胀系数太大,则应采取膨胀系数介于二者之间的中间玻璃进行过渡封接。经过封接的地方最好采用退火工艺来消除内应力,否则封接处也易引起破裂。
玻璃热稳定性差,在封接时应注意火焰作用在玻璃上的温度,因为温度急剧变化也会引起玻璃的炸裂。
玻璃与金属的封接,用途广泛,特别是电真空器件、激光器、红外线器件和电光源等方面,都要用到它,对封接技术要求很高,不仅要求有一定的机械强度,而且要求在高真空的情况下,有极好的气密性和导电性。玻璃与金属的封接的形状颇多,通常有引线式封接、管状式封接、盘状式封接及片状或带状式( 主要用于石英与钼的封接方面) 封接等几种,要达到以上封接的目的,就要求对玻璃和金属及合金材料的性能有如下一些基本的要求。
( 1 ) 玻璃和金属合金材料的热膨胀系数要基本一致或比较接近,以达到封接件的内应力减少到最低限度,使某些器件能承受450℃左右的高温和-190℃左右的低温变化( 除石英外) 。两者热膨胀系数相接近,称之为匹配封接。
( 2 ) 金属及合金材料的熔点要高于玻璃的软化温度( 即高于玻璃可塑温度,因为玻璃没有固定的熔点,随着温度的上升从固态逐渐均匀地变为液态状) 。金属及合金材料的表面经过火焰加热后,其氧化层能牢固地与玻璃粘合在一起。
( 3 ) 要求金属要有良好的可塑性和延展性,利用这一特性能够使玻璃和金属在热膨胀系数差异很大的情况下进行封接,以达到不漏气不爆裂的目的,此称之为非匹配封接。
上图是金属管与玻璃管的一种非匹配封接形式。 金属管管壁在封接处逐渐变薄,以利于变形,变薄的区域约等于封接区长度的一倍。这种封接一般分为外封接(玻璃仅熔接在金属管壁外侧),内封接(玻璃仅熔接在金属管壁内侧)和双边封接(玻璃从内、外二侧包住金属管壁)三种。双边封接时内侧的玻璃封接长度最好是外侧的二倍。这类封接不大经受得住温度的反复升降,例如铜与玻璃封接时,如果温度的摆幅是室温到400℃,则仅能使用几百次
( 4 ) 玻璃和金属及合金必须经过清洁处理,否则会引起封接处漏气或爆裂。
( 5 ) 某些金属或合金与玻璃封接前,需做烧氢除气处理。
( 6 ) 封接件应尽量做到象玻璃仪器一样地进行退火处理以减轻应力。
可伐是三元合金材料,其主要成分是铁、钴和镍,热膨胀系数在48×10-7~50×10-7之间。它可以与钼组玻璃封接,常用的是 DM305或DM308等硬质玻璃。以上两种钼组玻璃和热膨胀系数也是在48×10-7 ~50×10-7范围之问,是很好的匹配封接材料。