4J33

一、4J33概述 

4J33是结合我国的陶瓷特点研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃温度范围内具有与95%Al2O3陶瓷相近的线膨胀系数。主要用于和陶瓷进行匹配封接，是电真空工业中重要的封接结构材料。

1.14J33材料牌号4J33。

1.24J33相近牌号见表1-1。

表1-1[1～3] 

俄罗斯	美国	日本	德国
33HК(Ni33Co17)	-	KV-4(Ni33Co17)	-

1.34J33材料的技术标准YB/T5234-1993《瓷封合金4J33、4J34技术条件》。

1.44J33化学成分见表1-2。

表1-2% 

C	Mn	Si	P	S	Ni	Co	Fe
≤
0.05	0.50	0.30	0.020	0.020	32.0～33.6	14.0～15.2	余量

在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍、钴含量偏离表1-2规定范围。

1.54J33热处理制度标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样，在保护气氛或真空中加热到900℃?20℃,保温1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。

1.64J33品种规格与供应状态品种有丝、管、板、带和棒材。

1.74J33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。

1.84J33应用概况与特殊要求该合金经航空工厂长期使用，性能稳定。主要用于电真空元件与Al2O3陶瓷封接。制造大型电子管和磁控管的电极、引出盘和引出线。在使用中应使选用的陶瓷与合金的膨胀系数相匹配。当选用合金时，应根据使用温度严格检验低温组织稳定性。在加工过程中应进行适当的热处理，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻材时应严格检验其气密性。

二、4J33物理及化学性能 

2.14J33热性能

2.1.14J33熔化温度范围该合金溶化温度约为1450℃[1,2]。

2.1.24J33热导率4J33合金热导率λ=17.6W/(m?℃)[1,2]。

2.1.34J33线膨胀系数标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-1。

该合金的平均线膨胀系数见表2-2。4J33合金的膨胀曲线见图2-1。

表2-1 表2-2[1] 

/10-6℃-1				/10-6℃-1
20～400℃	20～500℃	20～600℃		20～300℃	20～400℃	20～500℃	20～600℃
6.0～6.8	6.6～7.4	-		6.3	6.1	6.9	8.3

2.24J33密度ρ=8.27g/cm3[1,4]。

2.34J33电性能

2.3.14J33电阻率ρ=0.46μΩ?m[1,4]。

2.3.24J33电阻温度系数见表2-4。

表2-4[1,2] 

温度范围/℃	20～100	20～200	20～300	20～400	20～500
αR/10-3℃-1	4.2	4.1	3.9	3.6	3.2

2.44J33磁性能

2.4.14J33居里点Tc=440℃[1,2]。

2.4.24J33合金的磁性能见表2-6。

表2-6[1,2]

H/(A/m)	B/T	H/(A/m)	B/T
8	1.0?10-2	160	0.89
16	2.2?10-2	400	1.19
24	3.9?10-2	800	1.35
40	9.1?10-2	2000	1.49
80	0.47	4000	1.61

在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=1.06T,矫顽力Hc=63.2A/m[1,2]。

2.54J33化学性能该合金在大气、淡水和海水中具有较好的耐腐蚀性。

三、4J33力学性能 

3.14J33技术标准规定的性能

3.1.14J33硬度深冲态带材的硬度应符合表3-1的规定。厚度不大于0.2mm的带材不做硬度检验。

表3-1 

状态	δ/mm	HV
深冲态	>2.5	≤170
	≤2.5	≤165

3.1.24J33抗拉强度丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。

表3-2 

状态代号	状态	σb/MPa
		丝材	带材
R	软态	<585	<570
Y	硬态	>860	>700

3.24J33室温及各种温度下的力学性能

3.2.14J33硬度合金带材（退火态）硬度见表3-3。

3.2.24J33拉伸性能合金（退火态）在室温的拉伸性能见表3-3。

表3-3[1,2,4] 

σb/MPa	σP0.2/MPa	δ/%	HV
539	343	32	158

3.34J33持久和蠕变性能

3.44J33疲劳性能

3.54J33弹性性能弹性模量E=139GPa。

四、4J33组织结构 

4.14J33相变温度4J34合金γ→α相变温度在-80℃以下。4J33较4J34组织稳定。

4.24J33时间-温度-组织转变曲线

4.34J33合金组织结构该合金的组织为单相奥氏体。按1.5规定的热处理制度处理后，4J34再经-78.5℃下冷冻，不应出现马氏体组织。

当合金成分不当时，在常温或低温下将发生不同程度的奥氏体(γ)向针状马氏体(α)转变。相变时伴随着体积膨胀效应。合金的膨胀系数相应增高，致使封接件的内应力剧增，甚至造成部分损坏。影响合金低温组织稳定性的主要因素是合金的化学成分。从Fe-Ni-Co三元相图中可以看到，镍是稳定奥氏体(γ)相的主要元素，镍含量偏高有利于γ相的稳定。随合金总变形率增加其组织愈趋向稳定。合金的成分偏析也可能造成局部区域的γ→α相变。此外，晶粒粗大也会促进γ→α相变[2,5,6]。

4.44J33晶粒度标准规定，深冲态带材的晶粒度应不小于7级，小于7级的晶粒不得超过面积的10%。对厚度小于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4J33带材，在表4-1所示温度下退火，空冷后，按YB027－1992附录A进行晶粒度评级，结果见表4-1。

表4-1 

退火温度/℃	600	650	700	750	800	900	1000	1100	1200
晶粒度级别	开始再结晶	>10	>10	10	10	8.0	6.5	5.0	4.0

五、4J33工艺性能与要求 

5.14J33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。但应避免在含硫的气氛中加热。在冷加工时，带材的冷应变率大于70%，退火后会引起塑性各向异性。应变率在10%～15%内，合金在退火时会导致晶粒急剧长大，也将产生合金的塑性各向异性。当最终应变率为60%～65%，晶粒度7～8.5级时，其塑性各向异性最小。

5.24J33焊接性能该合金可采用钎焊、熔焊、电阻焊等方法与铜、钢、镍等金属焊接。当合金中锆含量大于0.06%时，将影响板材的氩弧焊焊接质量，甚至使焊缝开裂。

该合金的零件在与陶瓷封接前，应进行退火、清洗、镀镍，然后与金属化后再镀镍的陶瓷件用银焊封接。

5.34J33零件热处理工艺热处理可分为：消除应力退火、中间退火。

(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：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、冷冲压过程引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件需在干氢、分解氨或真空中加热到750～900℃，保温15min～1h，然后炉冷、空冷或水淬。

该合金不能用热处理硬化。

5.44J33表面处理工艺表面处理可用喷砂、抛光、酸洗。该合金具有良好的电镀性能，表面能镀金、银、镍、铬等金属。

5.54J33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。