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钴镍铁4J34合金材质化学(gh3044高温合金含镍多少)

时间:2023-11-21 01:57:00 阅读:753 作者:淡薄脚印

4J34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。

试验所用材料为 4J34 可伐合金、5005 铝合金和 Al-Si-Mg 箔状钎料,Al-Si-Mg 钎料的熔化温度为 550 ℃。其化学成分见表 1~3 所列。试验前,利用线切割 机将 4J34 可伐合金加工成 30 mm×10 mm×1.5 mm 的试样,将 5005 铝合金加工成 7 mm×7 mm×5 mm 的试样。商业购买的 Al-Si-Mg 箔状钎料厚度为 150 μm。

钴镍铁4J34合金材质化学(gh3044高温合金含镍多少)-第1张

钎焊前,使用砂纸对金属待焊表面进行逐级打磨, 并使用丙酮溶液对待焊母材进行超声清洗。为了去除 铝合金表面氧化膜,在 40 ℃条件下,用稀 NaOH 溶v> 液进行超声碱洗,再用稀 HNO3 溶液进行酸洗。钎焊 试验在 Cnetorr6165015T 真空扩散焊机内进行,钎 焊温度分别为 560、570、580 和 590 ℃,保温时间分 别为 5、10、15、20 和 25 min。

焊后采用扫描电镜(SEM, S4007)观察界面组织及断口形貌;用旋转阳极 X 射 线衍射仪(XRD,D/max-rb)对界面产物进行物相分析, 确定反应产物;采用 INSTRON MODEL 5569 电子万 能试验机进行压剪测试。

钴镍铁4J34合金材质化学(gh3044高温合金含镍多少)-第2张

接头界面处Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ这 3 个反应层 主要由 Fe-Al 之间形成的不同类型的金属间化合物构 成。为进一步确定接头的界面反应产物,对接头断口 界面进行了 XRD 检测,其结果如图 2 所示,表明界面有 FeAl 和 FeAl3化合物生成,这与采用能谱分析的 结果一致。

钴镍铁4J34合金材质化学(gh3044高温合金含镍多少)-第3张

4J34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

钴镍铁4J34合金材质化学(gh3044高温合金含镍多少)-第4张

4J34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。

4J34物理及化学性能物理性能如图:

钴镍铁4J34合金材质化学(gh3044高温合金含镍多少)-第5张

1) 采用 Al-Si-Mg 钎料钎焊 5005 铝合金与可伐合 金,当钎焊温度为 580 ℃、保温时间为 15 min 时, 由于液态钎料中的 Al 与可伐合金中 Fe 的扩散和溶解 行为导致界面有不同类型的 Fe-Al 金属间化合物反应 生成,此时接头的界面结构可表示为 Kovar/FeAl/ FeAl3/FemAln α(Al)/5005。

2) 当钎焊工艺参数较低时,5005 铝合金表面存 在残余氧化膜,因此,焊缝中有较多的裂纹和气孔等 缺陷出现;当钎焊温度升高至 580 ℃时,焊接缺陷消 失,焊缝成形良好;当钎焊工艺参数进一步增加时,

由于焊接热输入量过大,焊缝产生裂纹、过烧等焊接 缺陷。 3) 随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,接头 的抗剪强度呈现先升高后降低的变化趋势。当钎焊温 度为 580 ℃、保温时间为 15 min 时,接头获得最大 抗剪强度 81 MPa。

4) 钎焊温度对接头断裂位置具有明显的影响,当 钎焊温度较低时,接头断裂于铝合金侧氧化膜层及铝 合金内;当钎焊温度升高至 580 ℃时,接头断裂于 FemAln α(Al)反应层中。

钴镍铁4J34合金材质化学(gh3044高温合金含镍多少)-第6张

淞钢

4J34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]。

4J34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。

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