4J49 的微量铝与铈:封接强度上去了,膨胀曲线会不会动
4J49 属于铁镍铬系玻封合金,镍 46.0%~48.0%、铬 5.00%~6.00%,碳不超过 0.05%、锰不超过 0.40%、硅不超过 0.30%、硼不超过 0.02%、磷与硫各不超过 0.020%,余量为铁,对应 NI47CrB 与 Vacovit 系列。熔化温度约 1430 ℃,品种覆盖丝、管、板、带、棒,用于与软玻璃或陶瓷封接的引线、框架与管壳。
铬 5%~6% 是为了长氧化膜
与不含铬的 4J42 相比,这支合金加了 5%~6% 的铬,目的是在预氧化时能长出更致密、与玻璃浸润更好的氧化膜。铬的加入让氧化膜从单纯的铁氧化物变成含铬尖晶石结构,膜更薄、更致密、与基体结合更牢。这也是它对封接强度更友好的原因:膜不剥落,玻璃与金属的界面就稳定。

微量铝与铈被允许加入
资料明确写着,为提高金属与玻璃的封接强度,允许合金中含有一定的铝、铈。铝改善氧化膜的致密性,铈作为稀土元素改善氧化膜的粘附性、细化晶粒。两者的量都很小,不改变基体的膨胀特性,但会改变氧化行为。这一点与 4J42 不同:那一支的成分表里铝只作杂质上限,不许作为合金元素加入。
膨胀曲线会不会被微量元素带偏
膨胀系数由基体的铁镍铬配比决定,微量铝铈的影响很小,但不能说完全没有:铝溶入基体会轻微改变晶格常数,铈偏聚在晶界会改变局部应力状态。标准因此留了一条口子:在平均线膨胀系数达到规定值的条件下,允许镍、铬含量偏离成分表范围。也就是说,判定这支合金合格与否,膨胀系数是主判据,成分是辅判据。

1100 ℃ 保温 15 分钟的检验制度
膨胀系数检验试样的处理是:氢气气氛中加热到 1100 ℃±20 ℃,保温 15 分钟,以不大于 5 ℃/分钟的速率冷到 200 ℃ 以下出炉。这个制度的关键在冷速:冷速快了,组织保留部分冷作状态,膨胀曲线偏低;冷速慢了,晶粒长大,曲线也会漂。同一批材料用不同冷速测,α 能差出一个可观的量。
晶粒过大毁掉深冲与气密
零件热处理要避免晶粒过大。晶粒粗,深冲时塑性下降、表面起橘皮,封接层的连续性也被破坏:玻璃与金属的界面靠微观粗糙度咬合,晶粒过大让界面变得不均匀,局部出现未结合区。深冲件的晶粒度要写进技术条件,热处理温度与时间按晶粒要求定,不能只按膨胀系数定。

熔炼与品种的对应
资料给的熔炼方式有非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉三种,品种有丝、管、板、带、棒。不同品种的用途不同:丝做引线,带做框架,管做管壳,板做底板。品种不同,检验项目也不同:丝看直径与抗拉,带看厚度与同板差,管看壁厚与气密。订料时把品种与检验项目写在一起。
到货核四项:成分按 GB/T 15018 的精密合金体系核对镍、铬两项,铝铈按约定范围;膨胀系数按 1100 ℃ 保温 15 分钟、冷速不大于 5 ℃/分钟的制度测,并在报告里注明温区;晶粒度按 ASTM E112 评级,深冲件另约定上限;尺寸按品种分别核对,带材的同板差在两端与中部各量一组。气密性按封接件成品检,不做材料级抽检。
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