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4J34膨胀合金百科解析

发布:sonhooalloy 浏览:545587次

4J34膨胀合金百科解析

一、 概述与定义

4J34膨胀合金,其名称和执行标准源于中华人民共和国国家标准 GB/T 37797-2019《电工钢、磁合金和膨胀合金牌号》。它是一种精密合金,隶属于铁-镍-钴合金体系。

“膨胀合金”是指其热膨胀系数(CTE)在特定温度范围内具有特定且可控的特性。4J34合金的核心特性在于其在给定温度范围内(通常是20°C至400°C或更高),其热膨胀系数与特定的硬玻璃或陶瓷材料相匹配。这意味着当该合金与这些封装材料一起被加热和冷却时,它们会以几乎相同的速率膨胀和收缩,从而在两者之间形成牢固、可靠、气密性的封接,避免因热应力导致玻璃或陶瓷开裂。

简单来说,4J34是一种为了实现金属与玻璃/陶瓷间“热膨胀同步”而专门设计的特殊功能材料。

二、 化学成分与组织特性

4J34合金的化学成分是其性能的基础。其主要成分(以质量分数计)包括:

  • 镍 (Ni):约占28.5-29.5%。镍是奥氏体稳定化元素,是获得低膨胀特性的关键组元之一。

  • 钴 (Co):约占19.5-20.5%。钴的加入进一步调整和稳定了合金的热膨胀性能,并与镍协同作用,确保在宽温区内保持稳定的低膨胀特性。

  • 铁 (Fe):作为基体,约占余量。

  • 其他微量元素:如锰(Mn)、硅(Si)、碳(C)、磷(P)、硫(S)等,其含量被严格控制在极低的水平,以确保合金的纯净度,避免对封接性能和加工性能产生不利影响。

4J34合金在退火态下通常为单一的面心立方结构奥氏体组织。这种组织结构稳定,无磁性,且保证了合金具有良好的延展性和深冲压加工性能,便于制成各种复杂的封接零件。

三、 主要物理与力学性能

  1. 热膨胀性能:这是其最核心的性能。4J34合金的平均线膨胀系数(α)在20-400°C温度范围内 typically (通常) 处于 (6.0 ~ 7.0) × 10⁻⁶ /°C 的范围。这个数值范围与许多钼组硬玻璃(如DM-305, DM-308等)的膨胀系数高度匹配。

  2. 力学性能

  3. 硬度:退火态的合金硬度较低,具有良好的软态特性,易于加工。

  4. 强度与塑性:具有适中的抗拉强度和优异的延伸率,便于进行冲压、拉伸、弯曲等冷加工操作。

  5. 其他物理性能

  6. 居里点:约400°C,在此温度以下合金呈铁磁性,以上变为顺磁性。

  7. 密度:约为8.2 g/cm³。

  8. 电阻率:具有较高的电阻率,有利于在某些电子应用中减少涡流损耗。

  9. 导热性:导热性能适中。

四、 主要应用领域

4J34合金的应用几乎完全围绕其“匹配封接”的特性展开,主要应用于电真空工业和电子元器件领域:

  • 电真空器件:用于制造各种微波管、功率发射管、磁控管、行波管等器件的核心封接部件。如阳极帽、引出线、支撑杆等,这些金属部件需要与玻璃管壳实现可靠的气密封接。

  • 半导体与集成电路封装:在部分高可靠性要求的半导体管壳、集成电路扁平封装中,用作与陶瓷(如氧化铝陶瓷)或玻璃进行匹配封接的引线、盖板或框架。

  • 激光器与光学器件:用于封装需要高精度和稳定性的激光二极管、光学传感器等,确保光学腔体的长期稳定性。

  • 新能源与航天领域:在航天器的太阳传感器、核能设备的观测窗等极端环境下,其可靠的封接性能至关重要。

五、 加工与热处理工艺

4J34合金的加工和热处理对其最终性能影响巨大。

  1. 冷加工:该合金在退火态下塑性极佳,可以进行深冲、精轧、拉丝等剧烈冷加工。但加工会导致硬化,需要中间退火以恢复塑性。

  2. 热处理(退火):这是获得稳定低膨胀系数和软态性能的关键步骤。通常采用:

  3. 预氧化处理:在一定的气氛(如湿氢)中加热,使合金表面形成一层致密且与基体结合牢固的氧化膜(主要是Fe₃O₄)。这层膜能显著提高与玻璃的润湿性和封接强度。

  4. 最终退火:一般在850°C ~ 950°C的温度范围内进行,随后根据要求采取缓冷或快冷。退火可以消除加工应力、细化晶粒、稳定组织,从而稳定其热膨胀性能。

重要提示:热处理必须在真空或保护气氛(如氢气、氩气)中进行,以防止合金表面在高温下被氧化,从而破坏其封接性能。

六、 总结与选型考量

4J34合金是中国国家标准中定义的一种高性能铁镍钴硬玻璃封接合金。它通过精确的化学成分控制和严格的热处理工艺,实现了与特定硬玻璃材料几乎同步的热膨胀行为,是构建高可靠性、高气密性电真空和电子器件的“关键连接件”。

在选择和使用4J34合金时,需重点考量:

  • 匹配性:确认其膨胀系数与所要封接的玻璃或陶瓷材料是否精确匹配。

  • 表面质量:材料的表面光洁度、清洁度和预氧化膜质量直接决定封接效果。

  • 工艺兼容性:其热处理和封接工艺必须与整个器件的制造流程相兼容。

总之,4J34合金虽看似一种普通的金属材料,但其背后蕴含的材料科学原理和精密制造工艺,使其成为现代电子工业中不可或缺的“隐形功臣”。


详细分析

1. 基本信息(源自公开工商信息)

成立时间:2011年11月16日(截至2024年,已运营超过12年,不属于新公司,有一定的行业积淀)。

经营范围:主要涵盖有色金属、金属材料、矿产品、化工产品等的销售,以及从事货物及技术的进出口业务。

2. 优势与积极方面

经验与存续时间:成立超过10年,表明公司在市场竞争中生存了下来,拥有一定的客户资源、供应链关系和行业经验。

地理位置:位于上海这一全国金融、贸易和物流中心,信息灵通,交通便利,便于开展国内及进出口业务。

资质齐全:拥有“货物进出口”资质,意味着可以开展国际贸易业务,这对于有色金属这类大宗商品贸易非常重要。

他们主营的镍基合金通常包括以下几大类和具体牌号:

一、 高温合金系列

这类合金在高温下具有优异的强度、抗蠕变和抗氧化能力。

Inconel 系列:

Inconel 600: 耐高温、耐腐蚀,常用于热处理设备、化学处理行业。

Inconel 601: 极高的抗氧化性,常用于热处理炉构件、工业炉。

Inconel 625: 明星产品,具有优异的疲劳强度和抗氯离子应力腐蚀开裂能力,广泛应用于海洋、航空航天和化工领域。

Inconel 718: 最广泛使用的高温合金之一,在高温下具有极高的强度,是航空发动机和燃气轮机关键部件的首选材料。

Inconel X-750: 通过时效硬化获得高强度,用于燃气轮机零件、火箭发动机部件。

Hastelloy 系列:

Hastelloy C-276: 王牌耐腐蚀合金,对多种苛刻的化学介质有极佳的耐腐蚀性,是化工行业的标杆材料。

Hastelloy C-22: 比C-276更优异的抗点蚀和缝隙腐蚀能力,用于更苛刻的环境。

Hastelloy B-2/B-3: 专门抵抗还原性介质(如盐酸、硫酸)的腐蚀。


二、 耐腐蚀合金系列

这类合金在常温或中温下对各类酸、碱、盐等腐蚀介质有极强的抵抗力。

Monel 系列:

Monel 400: 对氢氟酸、海水、碱液等有极佳的耐蚀性,常用于海洋和化工环境。

Monel K-500: 在Monel 400的基础上增加了强度,具有磁性,用于泵轴、油阀等。

其他镍铜、镍铬合金:

Alloy 20: 优异的抗硫酸腐蚀能力,常用于硫酸环境下的化工设备。

Nickel 200/201: 纯镍,具有优异的耐腐蚀性和导电性,常用于处理苛性碱的环境。

三、 精密合金系列

这类合金具有特殊的物理性能,如低膨胀、恒弹性等。

Invar 36: 因瓦合金,具有极低的热膨胀系数,用于精密仪器、航空航天领域需要尺寸稳定的零件。

Ni-Span-C 902: 恒弹性合金,其弹性模量在一定温度范围内基本恒定,用于高级传感器和精密弹簧。

产品形态

上海商虎通常提供上述合金的多种形态的原材料,包括:

板材、带材

棒材、线材

管材、管件(无缝管、焊管、弯头、三通等)

法兰、锻件

焊材(焊条、焊丝)

重要提示:

具体库存和牌号可能变动: 以上列出的是镍基合金的常见牌号,但公司的具体库存和主营产品可能会根据市场需求和采购情况发生变化。

最佳确认方式: 要获取最准确、最及时的产品信息,强烈建议您直接联系上海商虎有色金属有限公司的销售或客服人员。他们可以提供最新的产品目录、技术参数、价格和现货情况。

官网查询: 您可以访问他们的官方网站(如果有的話)来查看详细的产品介绍。

希望以上信息能对您有所帮助!如果您有特定的应用场景或介质环境,也可以提出,这样可以更有针对性地推荐合适的合金牌号。



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