4J54合金,作为一种在电真空工业中扮演着关键角色的精密合金,以其独特的“定膨胀”特性而闻名。它属于铁镍钴合金系列,其核心特性是在特定的温度范围内,其热膨胀系数能与特定的软玻璃(或陶瓷)实现近乎完美的匹配,从而实现气密性的封接。以下是对其成分、各项性能指标及执行标准的全面解析。
4J54合金的化学成分是决定其性能的基础。它是一种以铁为主要元素,并精确配比了镍和钴的合金。
其主要成分包括:
镍:含量通常在53.5%至54.5%之间。镍是构成该合金定膨胀特性的最主要元素,其含量被严格控制在一个极窄的范围内,以确保性能的稳定性。
钴:含量大约在8.5%至9.5%之间。钴的加入进一步调节和稳定了合金的热膨胀行为,并与镍协同作用,确保在宽温度范围内保持与玻璃的匹配。
铁:作为合金的基体,含量约占余量,通常为百分之三十几。铁的存在提供了合金的结构骨架。
微量元素:如碳、硅、锰、磷、硫等。这些元素的含量被控制在非常低的水平,因为它们作为杂质,可能对合金的封接性能、加工性能和长期稳定性产生不利影响。例如,碳和硫的含量通常要求低于万分之几。
了解4J54合金的力学性能对于器件设计和工艺制定至关重要。需要注意的是,这些性能指标会随着材料的状态(如退火态或冷加工态)而变化。
密度
4J54合金的密度约为8.17克/立方厘米。这一数值介于常见钢材和重金属之间,对于计算零件重量、进行惯性分析等工程设计而言是一个重要参数。
硬度
合金的硬度与其加工状态密切相关。在软态(充分退火状态)下,其维氏硬度通常在130至160 HV之间,此时材料塑性好,易于进行冲压、拉伸等冷加工。经过冷加工后,硬度会显著提高,可能达到250 HV以上,但同时脆性也会增加,通常需要在封接前进行退火处理以恢复塑性。
抗拉强度与屈服强度
这是衡量材料机械强度的核心指标。
抗拉强度:在退火状态下,4J54合金的抗拉强度典型值约为520兆帕。这表明材料在断裂前所能承受的最大应力。
屈服强度:在退火状态下,其屈服强度典型值约为275兆帕。这一指标更为重要,它代表了材料开始发生明显塑性变形的应力阈值,是设计时保证构件不发生永久变形的依据。
当合金处于冷加工硬化状态时,其抗拉强度和屈服强度都会显著提升,但延伸率会大幅下降。
4J54合金的价值不仅在于其强度或硬度,更在于其无可替代的物理特性。
定膨胀特性
这是4J54合金的灵魂。在20℃至400℃的温度范围内,其平均线膨胀系数被控制在(7.6~8.4)×10⁻⁶/℃。这个数值范围与DM-308、DM-305等型号的软玻璃以及多种陶瓷材料的膨胀系数高度一致。这种匹配确保了在温度变化时,金属与玻璃/陶瓷封接界面不会产生过大的热应力,从而避免了炸裂或漏气,实现了可靠的真空气密封接。
执行标准
在中国,4J54合金的生产和检验严格遵循国家标准。主要的标准是:
GB/T 15018-1994《精密合金牌号》:该标准定义了4J54这一牌号及其基本要求。
GB/T 15019-1994《精密合金分类》:在此标准中,4J54被明确归类为定膨胀合金。
GB/T 15078-1994《精密合金电阻率、居里点、再结晶温度和膨胀系数测试方法》:该标准规定了如何准确测量其核心性能——膨胀系数。
此外,在航空航天等高标准领域,也会参考更为严格的GJB 2617A-2005《电真空用定膨胀封接合金规范》等国家军用标准。
总而言之,4J54合金是一种为“封接”而生的高科技材料。其成分设计的精髓在于通过精确的镍钴配比,获得与玻璃/陶瓷相匹配的热膨胀行为。其力学性能(如抗拉强度、硬度)虽然重要,但通常是服务于其封接功能的——例如,足够的软态塑性便于制成复杂的零件,而适当的强度保证了封接组件的结构稳固。
它广泛应用于制造电子束管、微波管、真空电容器的芯柱和引线,以及各种集成电路和激光器的封装外壳。在选择和使用4J54合金时,工程师不仅需要关注其化学成分和力学性能的出厂报告,更要严格验证其在不同温度区间的平均线膨胀系数,确保其与配接的玻璃或陶瓷材料完美契合,这才是保证最终产品高可靠性和长寿命的关键所在。
详细分析
1. 基本信息(源自公开工商信息)
成立时间:2003年07月08日(截至2024年,已运营超过21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。