4J29 的 1100℃ 二次保温决定封接界面的应力

4J29 是铁镍钴定膨胀合金，镍 28.5%~29.5%、钴 16.8%~17.8%、碳 0.03% 以下，20~400℃ 的平均线膨胀 4.6~5.2×10⁻⁶/℃、20~450℃ 为 5.1~5.5。它的检验制度是 900℃ 保温 1 h 后再 1100℃ 保温 15 min，第二段保温决定晶粒与封接界面的残余应力。

两段保温各自的作用

900℃ 保温 1 h 是为了让组织均匀、碳化物回溶；1100℃ 保温 15 min 是让晶粒适度长大、把膨胀曲线固定到标准考核的状态。第二段温度高、时间短，目的是避免晶粒过度粗化。只做 900℃ 这一段，晶粒偏细、膨胀偏低；只做 1100℃ 这一段，组织不均匀。

4.6~5.2 与硬玻璃的差

20~400℃ 的 4.6~5.2 与硬玻璃的 4.5~5.0 接近，这一温区内的膨胀差小于 0.3，封接后玻璃处于轻微压应力状态。20~450℃ 升到 5.1~5.5，晶体管用途的上限卡在 5.6，超过就判不合格。封接件的工作温度按 400℃ 以内设计，450℃ 只作短时工艺温度。

碳 0.03% 与封接气泡

碳压到 0.03% 以下，是为了减少封接加热时碳与氧化物反应生成一氧化碳气泡。气泡出现在封接界面会直接漏气，是这类合金最常见的失效之一。碳超标的批次，即使膨胀合格，封接后的气密率也明显偏低；氢气氛退火可以脱碳，但会增加成本。

导热 20.6 到 25.4 的升降温

热导率 100℃ 为 20.6 W/（m·℃）、500℃ 为 25.4，比热容 440~649 J/（kg·℃）。导热中等意味着封接后的降温速度要控，过快会在玻璃侧产生过大拉应力；封接炉的降温曲线按每分钟 5℃ 以内走，厚壁件更慢。

杂质元素的合计控制

铝、镁、锆、钛各不超过 0.10%、总量不超过 0.20%。这些元素是强氧化物形成元素，含量高会在封接界面形成难润湿的氧化膜，导致封接强度低。冶炼时用真空熔炼控制，成分单上要看这一栏，只看镍钴两项会漏。

预氧化与镀层

封接前做预氧化或镀镍：预氧化在湿氢或空气中 800~900℃ 短时处理，表面生成致密氧化膜；镀镍层厚度 3~5 μm，过厚封接时起泡。4J29 与硬玻璃封接多用预氧化路线，与陶瓷封接多用镀镍路线，两条路线的表面状态要求不同。

引线与结构件的分工

4J29 的膨胀与硬玻璃匹配，适合做引线、封接环与管壳；强度不高，不作承力件。引线的直径公差与直线度按封接工艺要求控制，弯曲的引线在封接后应力集中、容易在根部开裂。管壳的壁厚按刚度定，不按强度定。

h2|管壳的壁厚与散热

晶体管管壳的壁厚按 0.3~0.8 mm 控制，壁厚不均会让封接界面的温度梯度变大、玻璃侧应力集中。管壳与底座的焊接用平行缝焊或储能焊，热输入小、热影响区窄；焊后不做高温处理，避免破坏封接界面。

封接件的玻璃侧应力

玻璃与金属封接后，玻璃侧存在压应力、金属侧存在拉应力。压应力过大玻璃会裂，拉应力过大金属会屈服。控制手段是匹配膨胀、降低封接温度、控制降温速率。封接件的验收除气密，还要做偏振光检查玻璃侧的应力等级，超标的件在热循环中会先裂。

4J29 的牌号在 4J 定膨胀合金体系内，外标对应 ASTM F15、UNS K94610,AMS 7726、7727、7728 分别覆盖线材、棒锻件与板带，W.Nr. 1.3981。上海熔恒特种合金有限公司可提供带材、丝材、棒材与管材，按图纸定尺分条，炉批与膨胀、气密报告随货；封接件需要按两段保温制度处理的，熔恒可附热处理曲线与第三方复检。