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4J50定膨胀合金百科解析

发布:sonhooalloy 浏览:5082次

4J50定膨胀合金百科解析

一、 概述与定义

4J50合金,是一种严格按照中国国家标准 GB/T 37797 生产的铁镍基定膨胀合金。所谓“定膨胀合金”,是指在特定温度范围内,其平均线膨胀系数能与某种特定材料(如软玻璃、陶瓷等)相匹配,从而实现两种材料间牢固的气密封接。

“4J”是中国对精密合金中“膨胀合金”的代号,“50”则表示其镍含量约为50%。这类合金在电子工业、航空航天、电真空技术等领域具有不可替代的关键作用,主要用于制造与玻璃或陶瓷进行封接的精密元器件。

二、 化学成分与组织特性

4J50合金的化学成分是其性能的基础。其核心成分是铁(Fe)镍(Ni),其中镍含量被精确控制在49.5%~50.5%的狭窄范围内。此外,还含有微量的碳(C)硅(Si)锰(Mn)磷(P)硫(S) 等元素,这些杂质的含量被严格限制,以确保合金的纯净度和性能稳定性。

其核心的组织特性是,在高于居里点的温度下为面心立方结构的奥氏体(γ相),而在室温下,由于其镍含量接近临界值,组织处于奥氏体与铁磁相转变的边缘,这使得它既具有良好的加工塑性,又具备了与玻璃封接所需的特定热膨胀行为。

三、 核心物理与力学性能

  1. 热膨胀性能:这是4J50合金最核心的性能。在20℃至400℃的温度区间内,其平均线膨胀系数通常被要求在一个特定的数值范围内(例如,α ≈ (9.0 ~ 10.5) × 10⁻⁶/℃),这一数值与许多钼组软玻璃的热膨胀系数非常接近。这种匹配确保了在温度变化时,金属和玻璃承受的应力最小,避免了因热胀冷缩不一致而导致的开裂或泄漏。

  2. 居里温度:4J50合金具有一个明显的居里点(Tc),通常在400℃至500℃之间。在居里点以下,合金具有铁磁性;以上则转变为顺磁性。这一特性在涉及磁场的封接应用中需要考虑。

  3. 力学与加工性能

  4. 塑性:该合金在退火态具有优良的延展性,易于进行冷轧、冷拔、冲压、深拉等塑性加工,可以制成丝、带、管、棒等多种形态。

  5. 强度:退火态的强度和硬度较低,但通过冷加工可以显著提高其强度和硬度。

  6. 韧性:具有良好的韧性,能承受一定的机械冲击。

四、 关键特性:与玻璃的封接匹配性

4J50合金之所以重要,关键在于其成功的封接工艺。要实现可靠的气密封接,需满足以下条件:

  • 热膨胀匹配:如前所述,这是最基本的前提。从室温到玻璃的应变点温度,合金和玻璃的膨胀曲线必须高度同步。

  • 润湿性:在高温封接时,熔融的玻璃必须能够良好地润湿合金表面,形成致密的结合层。

  • 氧化物层特性:合金在封接加热过程中,表面会形成一层致密的氧化膜。这层氧化膜必须与基体结合牢固,并且能被熔融玻璃所“溶解”和“渗透”,形成牢固的化学键合,从而实现真正的密封,而不仅仅是机械锚固。

五、 主要应用领域

凭借其独特的定膨胀特性,4J50合金被广泛应用于需要金属与玻璃(或陶瓷)进行真空密封或高可靠性封接的场合:

  • 电真空器件:是传统的核心应用领域,如微波管行波管磁控管真空电容器继电器密封插头等的引出线或管壳。

  • 半导体和集成电路:用于某些特殊半导体封装的引线框架,确保在温度循环中的可靠性。

  • 航空航天与军工:应用于各种高可靠性、耐苛刻环境的传感器、连接器和密封元件的制造。

  • 能源与激光技术:用于激光器太阳能集热管等设备的密封接头。

六、 加工与热处理注意事项

  • 冷加工:该合金可通过冷加工硬化,但加工后会产生内应力,可能影响尺寸稳定性和封接性能。

  • 退火必须进行中间退火和最终退火。退火通常在纯净的氢气保护气氛或真空环境下进行,以达到去应力、软化合金、净化表面并形成所需氧化膜的目的。退火制度(温度、时间、气氛)对最终性能至关重要。

  • 清洗:在加工和封接前,必须彻底清洗合金表面,去除油污、杂质,以确保封接质量。

总结

4J50(GB/T 37797)定膨胀合金是一种成分精确、性能高度专一的功能材料。它完美地诠释了材料科学与工程应用的结合——通过精确的成分控制获得特定的物理性能(热膨胀系数),从而解决了异种材料(金属与玻璃)在热学上的兼容性难题。作为现代电子工业和尖端科技领域不可或缺的“工业牙齿”,4J50合金虽不显眼,却为无数高端设备的可靠性和密封性提供了 foundational 的保障。

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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