膨胀合金
4J33化学成分
4J33化学成分应用研究-上海盛狄金属特种合金研究中心
膨胀合金4J33
执行标准：YB/T5234-93
4J33合金的化学成分和牌号:
盛狄金属合金 牌号 化学成分, %
C P S Mn Si Ni Co Fe
不 大 于
4J33 0.05 0.020 0.020 0.50 0.30 32.1~ 33.6 14.0~
15.2
余量
4J33合金的平均线膨胀系数:
合金牌号 试样热处理制度 平均线膨胀系数a,10-6/oC
20-300oC 20-400oC 20-500 oC 20-600oC
4J33 在氢气气氛中加热至900±20oC,保温lh,以不大于5oC/ min速度冷至200oC以下出炉 ____ 6.0~6.8 6.6~7.4 ____
4J33合金的典型平均线膨胀系数:
合金牌号 不同温度范围内平均线膨胀系数a,10-6/oC
20-200oC 20-300oC 20-400 oC 20-500oC 20-600oC
4J33 7.1 6.5 6.3 7.1 8.5
该产品在-60℃~600℃温度范围内具有与95%Al2O3相近的膨胀系数匹配封
接，是电真空工业中重要的封接结构材料。
4J28 4J29 热胀冷缩 精密合金
4J28 4J29 热胀冷缩精密合金4J284J28是一种热胀冷缩性能异常的4J28精密合金，也叫42 s膨胀合金，广泛应用于电子工业、精密测里工具、精密仪器及深冷工程等领域。
-如金属和合金经加热后膨胀，膨胀率线性增大，温度增大，但某些合金的热膨胀曲线上弯曲点的温度、弯曲点的弯曲点比弯曲点正常的热膨胀系数要小得多。
4j28膨胀合金分为固定膨胀合金和低膨胀合金，后者也称为密封合金。
化学成分(%)碳C≤0.12磷P≤0.02硫S≤0.02锰Mn≤1.00硅Si≤0.90铜Cu铬Cr 27.0~29.0钼Mo镍Ni ≤0.50钴Co铁铁Fe 余其他N≤0.024J28膨胀合金的使用:4J28膨胀合金主要用于在给定环境温度下其尺寸近似恒定的部件。
主要包括: (一)精密仪器﹑光学仪器的部件，如精密天平臂、标准件摆动杆﹑摆轮﹑钟表的外部补偿等;(二)长度比例尺。
大地基线;(三)各种谐振腔、微波通信用波导、标准频率发生器等;(四)标准电容器的刀片和支承杆;(五)液态天然气、液氢、液氧等储罐和输送管道;(六)热双金属片被动式层;(七)高分辨率阴极射线管(显像管)的阴景影;(八)航天工业用复合材料件模具;(九)用于卫星、激光、环形激光陀螺仪等先进的高科技产品。
4J294J29合金也称为可伐(Kovar)合金。
在20~450℃温度下，该合金的线膨胀系数与硅硼玻璃的线膨胀系数相似，居里点较高，低温组织稳定性好。
该合金氧化薄膜致密，玻璃渗透性能良好。
而且不与汞发生反应，适用于含汞放电仪器。
主要密封结构材料是电真空器件。
相近牌号：俄罗斯美国英国日本法国德国29HК Kovar Nilo K KV-1 Dilver P0 Vacon 1229HК-BИ Rodar KV-2Techallony Glasseal 29-17 Telcaseal KV-3 Dilver P1 Silvar 48技术标准：YB/T 5231-1993《铁镍钴玻封合金4J29和4J44技术条件》。
人们对合金材料负热膨胀的研究过程
合金材料是由两种或更多种金属或非金属元素组成的材料，具有优异的性能和广泛的应用，如航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
热膨胀是合金材料在受热时产生的体积变形现象，为了避免合金材料在使用过程中出现变形、开裂等问题，人们对合金材料的热膨胀性能进行了深入的研究。
下面，将从以下几个方面对人们对合金材料负热膨胀的研究过程进行探讨。
一、合金材料负热膨胀的意义合金材料负热膨胀是指在一定温度范围内，合金材料的线膨胀系数随温度升高而减小的现象。
这种特殊的热膨胀性能使得合金材料可以在高温环境下稳定地工作，同时能够有效地抵御温度变化对材料的影响，因此对于一些高温工作环境下的机械零部件、发动机部件等具有重要的意义。
二、合金材料负热膨胀的研究现状随着工业技术的不断进步，人们对合金材料负热膨胀性能的研究也在不断深入。
目前，针对合金材料负热膨胀的研究主要集中在以下几个方面：1. 合金材料的设计与制备：人们通过合金成分的优化设计以及制备工艺的改进，已经成功地开发出了多种负热膨胀合金材料，其中包括铁基、镍基、钛基等系列。
这些新型材料不仅在性能上有了长足的提升，而且在生产工艺上也具有了更高的可实施性。
2. 热膨胀机理的研究：通过先进的实验技术和理论模拟手段，人们深入探讨了负热膨胀材料的热膨胀机理，揭示了其微观结构与热膨胀行为之间的内在通联，为合金材料设计和性能优化提供了重要的理论依据。
3. 应用领域的拓展：合金材料负热膨胀性能的突破不仅丰富了材料科学的研究内容，还为航空航天、汽车制造、电子设备等领域的高温应用提供了全新的解决方案，推动了相关行业的技术进步和产品升级。
三、合金材料负热膨胀的未来发展在面对日益复杂多变的工程应用需求时，合金材料负热膨胀的研究仍需不断深入和拓展，以满足人们对材料性能与可靠性日益增长的需求。
未来，有望在以下几个方面取得新的突破：1. 新型材料的发展：随着材料科学的不断发展，人们将继续开发新的合金材料，以满足不同领域对负热膨胀性能的需求，如高温合金材料、耐腐蚀合金材料等。
kcf电阻率
kcf电阻率
KCF（Kovar Controlled Expansion Alloy）是一种控制膨胀合金，通常由铁（Fe）、镍（Ni）和钴（Co）组成。
它的主要特点是具有与玻璃非常接近的线性热膨胀系数，因此在温度变化时与玻璃的膨胀率非常相似，这使得KCF在封装电子元件和玻璃组件时非常有用。
关于KCF合金的电阻率，它通常是非常低的，与普通金属相似。
电阻率通常以微欧姆·厘米（μΩ·cm）为单位。
KCF合金的电阻率取决于合金的具体成分和处理方式，但一般来说，它是相对低的，使得KCF 合金在电子和电气应用中有一些有用的特性。
KCF合金在电子、电信和航空航天领域中经常用于制造封装材料、连接器和其他组件，因为它的膨胀性质使其与玻璃和半导体的封装非常相容，同时它的低电阻率也使其在电气连接方面具有优势。
电阻率的确切数值可以根据合金的成分、温度和处理方式而有所不同，因此在具体应用中可能需要考虑这些因素。
4J52
4J52铁镍定膨胀玻封合金4J52铁镍定膨胀合金是通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金，其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。
该组合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
4J52材料牌号 4J52。
4J52相近牌号4J52材料的技术标准 YB/T 5235-1993《铁镍鉻、铁镍封接合金技术条件》。
4J52化学成分【上海奔来金属材料有限公司】在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-2规定的范围。
4J52热处理制度标准规定的膨胀系数性能检验试样其热处理制度：在保护气氛或真空中加热到850℃±20℃，保温1h，以不大于300℃/min速度冷至400℃以下出炉[4]。
4J52品种规格与供应状态品种有棒材、管材、板材、带材和丝材。
4J52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。
4J52应用概况与特殊要求 4J52属玻封合金典型牌号，经航空工厂长期使用，性能稳定。
4J52合金主要用于与软铅玻璃封接，小型电子管引线。
在应用中应使选用的封接材料与合金的膨胀系数相配。
热处理时应控制其晶粒度，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。
当使用锻、轧材时应严格检验材料的气密性。
二、4J52物理及化学性能4J52热性能4J52溶化温度范围该合金溶化温度约为1430℃[1,2]。
4J52热导率λ=16.7W/(m·℃)[1,2]。
4J52比热容该合金的比热容为502J/(kg•℃)。
4J52线膨胀系数标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-1。
合金的平均线膨胀系数见表2-2。
合金的膨胀曲线见图2-4。
表2-14J52密度ρ=8.25g/cm3[1,2]。
4J52电性能电阻率ρ=0.43μΩ·m[1,2]。
表2-2[1,2]4J52磁性能4J52居里点Tc=520℃[1,2]。
4J52合金的磁性能4J52化学性能合金在大气、淡水和海水中有较好的耐腐蚀性。
4J50
4J50铁镍定膨胀玻封合金4J50铁镍定膨胀合金是通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金，其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。
该组合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
4J50材料牌号 4J50。
4J50相近牌号见表1-1。
4J50材料的技术标准 YB/T 5235-1993《铁镍鉻、铁镍封接合金技术条件》。
4J50化学成分【上海奔来金属材料有限公司】在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-2规定的范围。
4J50热处理制度标准规定的膨胀系数性能检验试样其热处理制度：在氢气气氛中将试样加热到900℃±20℃，保温1h，以不大于5℃/min 速度冷至200℃以下出炉[4]。
4J50品种规格与供应状态品种有棒材、管材、板材、带材和丝材。
4J50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。
4J50应用概况与特殊要求 4J50属玻封合金典型牌号，经航空工厂长期使用，性能稳定。
4J50合金主要用于制作精密阻抗膜片，湿簧、干簧继电器，精密长度计量，与相应的软玻璃封接。
在应用中应使选用的封接材料与合金的膨胀系数相配。
热处理时应控制其晶粒度，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。
当使用锻、轧材时应严格检验材料的气密性。
二、4J50物理及化学性能4J50热性能4J50溶化温度范围该合金溶化温度约为1430℃[1,2]。
4J50热导率λ=16.7W/(m·℃)[1,2]。
4J50比热容该合金的比热容为502J/(kg•℃)。
4J50线膨胀系数标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-2。
合金的平均线膨胀系数见表2-3。
合金的膨胀曲线见图2-3。
表2-2/10-6℃-14J50密度ρ=8.21g/cm3[1,2]。
4J50电性能电阻率ρ=0.44μΩ·m[1,2]。
表2-3[1,2]/10-6℃-14J50磁性能4J50居里点Tc=500℃[1,2]。
铁镍合金4j42制造工艺
铁镍合金4j42制造工艺
铁镍合金4J42是一种常见的热膨胀合金，主要由铁、镍和少量的其他元素组成。
它具有良好的热膨胀性能和高温稳定性，被广泛应用于航空航天、电子通信、能源等领域。
制造铁镍合金4J42的工艺是一个复杂而精细的过程。
首先，需要准备合适的原材料，确保其纯度和质量符合要求。
然后，根据合金组成的要求，将相应比例的铁、镍和其他元素混合在一起。
混合过程需要保持均匀和充分的搅拌，以确保合金的均匀性和稳定性。
接下来，将混合好的原料放入高温熔炉中进行熔炼。
熔炼过程需要控制好温度和时间，以确保合金的成分和结构得到良好的控制。
同时，还需要注意熔炼过程中的气氛和保护措施，以避免杂质的污染和氧化的发生。
熔炼完成后，将熔融的合金倒入预先设计好的模具中，进行冷却和固化。
冷却过程需要控制好温度和时间，以确保合金的微观组织和性能得到良好的控制。
同时，还需要对冷却速率进行控制，以避免合金的过快冷却导致内部应力的产生。
对固化好的合金进行加工和热处理。
加工过程包括锻造、轧制、拉伸等操作，以获得所需的形状和尺寸。
热处理过程包括退火、固溶处理等操作，以调整合金的组织和性能。
通过以上的制造工艺，铁镍合金4J42可以获得优异的性能和稳定的
品质。
它不仅具有良好的热膨胀性能，适用于温度变化较大的环境，还具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能，能够在恶劣的工作条件下长时间稳定运行。
铁镍合金4J42的制造工艺虽然复杂，但通过合理的工艺控制和严格的质量管理，可以确保合金的性能和品质符合要求。
这对于提高产品的可靠性和使用寿命具有重要意义，也为相关行业的发展做出了贡献。
软磁合金4j33膨胀合金棒4j33化学成分
软磁合金4j33膨胀合金棒4j33化学成分
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。
上海冶韩❶❺❽-零❶❾--❶-❻❼❾❽
4J33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。
当终应变率为60%～65%，晶粒度7～8.5级时，其塑性各向异性小。
4J33膨胀合金
化学成分：
C≤0.05
Si≤0.30
Mn≤0.50
S≤0.020
P≤0.020
Ni=32.10～33.60
Co=14.00～15.20
Fe=余量
4J33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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(3) 高膨胀合金
其α (20~100℃)>12×10-6℃-1，主要用作热双金属的主动层和控温敏 感元件。热双金属(片)是由两层或两层以上具有不同热膨胀系数的金属材 料沿层间接触面牢固地按合在一起的片状复合材料。具有高膨胀系数的 合金作主动层，具有低膨胀系数的合金作被动层。
U (r)
A rm
B rn
(1)
按式(1)的势能曲线如图1所示。图
中A点为势能最低点，所对应的为平衡
距离r0。当温度升高时，原子在A点附 近的振幅加大，由于势能曲线并不对称，
随温度升高，平衡位置沿AB变化，则
r0增大。故通常金属和合金都是显示受 热而膨胀。
图1 原子间的势能曲线
2
在某温度下，它的平衡距离r0可由式(1)的一阶导数等于零求得，即
在某一定温度范围内保持一定的膨胀系数，其α(20~100℃)=(4~11) ×10-6℃-1。这种合金的膨胀系数与玻璃、陶瓷和云母等接近，可与之匹
6
配(或非匹配)封接，所以又称为封接合金，被广泛地应用于电子管、晶体 管、集成电路等电真空器件中作封接、引线和结构材料。
合金 Fe-36Ni Fe-32Ni-4Co Fe-52Co-11Cr Fe-36Ni-0.2Se Fe-33Ni-7.5Co Fe-25Pt Fe-35Pd Fe-(28~32)Ni(5.5~10)Pd Pd-35.5Mn Fe-94Cr-0.5Mn
Fe-Ni膨胀合金包括低膨胀系数的4J36 合金和一定线膨胀系数的4J42、4J43、 4J50、4J52、4J54和4J58合金。(4J表示 膨胀合金，后面的数字，代表镍的质量分 数)。Fe-Ni系的膨胀系数、居里点，取决于 合金的化学成分。在居里点温度以下，镍 质量分数范围为36％~58％。
含镍34%以下的合金，由于存在α和γ
-129~18 -60~21 -40~21 -20~21 0~21 21~50 21~100 21~150
膨胀系数α/(10-6 ℃-1) 1.38 1.98 1.76 1.75 1.62 1.58 1.06 1.40 1.93
温度范围/℃
21~200 21~250 21~300 21~350 21~400 21~450 21~500 21~550 21~600
它将弯曲成图3c的形状。由于热双金属片在
温度变化时发生弯曲，从而产生一定的
图3 热双金属片随温度变化示意图
推力和位移，利用这一功能，热双金属片可实现热-机械能转换。
热双金属片被广泛地用作温度测量及自动控制设备中的热敏元件、 传感器元件，实现温度指示，温度控制，程序控制和温度补偿等功能。
9
主动层材料应选用具有大膨胀系数的高膨胀合金。在被动层材料确 定的情况下，主动层材料的膨胀系数越高，热双金属片的热敏感性越好。 另外，要求两层合金都应具有较高的熔点和良好的焊接性，具有相近的 弹性模量E且值很高。同时，要保证在较宽的温度范围内不发生可逆相变， 否则由于相变的体积效应引起的膨胀系数的变化，导致热双金属片弯曲 功能下降。被动层材料具有较小的热膨胀系数。
5J0756、5J1070等，5J0756的线性温度范围为0~400℃，5J1070 的线 性温度范围为20~350℃。
5) 耐蚀型 耐蚀型用在腐蚀性介质或蒸汽疏水阀等潮湿性气氛中工
作的电动控制装置中，牌号有5J1075等。有时也可在普通型热双金属片 的外表面包复一层薄的耐蚀合金，以达到耐蚀的目的。
11
3) 特定电阻率型 这类热双金属主要用于自动断流器等方面，要
求具有一定的电阻率值，用于低电阻型的有5J1017、5J1416，中间夹镍 或铜层组成。用于高、中电阻型的牌号有5J2010、5J14140、5J1578或 5J1480等。
4) 高温型 高温型用于控制较高温度的自动装置中，合金牌号有
1 dL
(3)
L dT
体膨胀系数β为
1 dV
(4)
V dT
3
大部分金属的膨胀系数α与其熔点成反比，高熔点的金属膨胀系数小； 低熔点的膨胀系数大。1896年，法国吉欧姆发现Fe-36.5Ni合金在室温范 围内，尺寸不随温度而变化的现象，取名为因瓦效应(Invar来自于 Invariable，意为不变)，之后，类似的低膨胀系数的合金相继问世。
(2) 反常热膨胀
一般金属与合金的膨胀系数随温度变 化的规律为正常热膨胀。但某些金属和 合金，如镍和铁镍合金的膨胀系数随温 度变化的规律与之不同，图2所示为反常 热膨胀。镍的膨胀系数在居里点附近异 常增大，叫正反常；而Fe-35Ni合金在居 里点附近的膨胀系数明显减小，可接近 零甚至负值，称负反常，也叫因瓦反常。
铁-镍-钯合金(20~200℃)
锰-钯合金 无磁因瓦合金
7
软玻璃的软化点为450℃，α(20~450℃)=(9~11)×10-6℃-1；硬玻璃的 软化点为550℃， α (20~550℃)=5×10-6℃-1；含95%(质量分数)Al2O3的 陶瓷α(20~800℃)=7×10-6℃-1，电真空器件通过钎焊使合金与陶瓷封接 在一起。
在Fe-Ni系合金中加入wAg=3%，它的α＜7×10-6℃-1。使Fe-Ni合金 的电阻率可以从0.8×10-6Ω ·m降到0.15×10-6Ω ·m。加铜也可使电阻率 降低。这两种合金在300℃时的膨胀系数与Ni29Co18合金及Ni33Co14合 金的相近，而导电、导热率却比它们高5倍。
13
3. Fe-Ni系膨胀合金
(1) 低膨胀(因瓦)合金
其α(20~100℃)<1.8×10-6℃-1，主要用于制造精密仪器仪表中随温度 变化尺寸近似恒定的元件，如精密天平的臂、标准钟摆杆、摆轮、长度 标尺、大地测量基准尺、谐振腔、微波通信的波导管、标准频率发生器 等，还用作热双金属的被动层。
一些低膨胀合金列于表1。
(2) 定膨胀合金
还有一些反铁磁合金，在居里点以下的温度也具有反常的热膨胀， 如铬基和钯基合金。铬基加工性能差，钯为贵金属，因此未作商业应用， 但仍是一种潜在的发展方向。
中国的膨胀合金采用汉语拼音和数字结合的编号方法，例如： 4JXX(数字)，J是拼音Jing(精)。
5
2. 膨胀合金的分类和特征
膨胀合金按合金系列分类便于了解同类合金的冶炼、加工、结构等 性质，可分为：Fe-Ni、Fe-Ni-Co、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Cu、Fe-Cr系。按 用途和特征分类则便于使用。
膨胀合金(Expanding metal)
1. 膨胀合金概述 2. 膨胀合金的分类和特征 3. Fe-Ni系膨胀合金 4. Fe-Ni-Co系膨胀合金 5. Fe-Ni-Cr系膨胀合金 6. Fe-Cr系膨胀合金 7. 其他膨胀合金
1
1. 膨胀合金概述
(1) 金属和合金的热膨胀
热膨胀的物理本质与金属原子的热振动有关。金属合金晶体的内部的 原子呈周期排列结构，称为空间点阵。引力和斥力相等时原子间的势能为 最低，按双原子模型，二原子间的势能可简单地表示为
膨胀系数α /(10-6 ℃-1) 2.45 3.61 5.16 6.52 7.80 8.88 9.73 10.37 10.97
15
硅使合金的居里点下降，碳、锰使膨胀系数升高。因此，在保证加 工性的要求下，应尽量降低这些元素的含量。加入wSe=0.1％~0.4％和 wMn=0.5%~1.5%，可改善合金的切削性能，称易切削因瓦合金。
热双金属合金以5JXXXX表示，根据用途和特性可分为：
1) 普通型 用于一般用途的控制元件，一般的自动控制装置，工作
温度不太高。牌号有5J1378，5J1480，5J1578等。
2) 高敏感型 这类热双金属在温度变化不大时，产生的弯曲值却很
大，因此对信号的灵敏度高。它具有高敏感、高电阻特性，但耐蚀性差， 且弹性模量E值低，这类热双金属有5J2011等。
10
越高，当两层厚度比为1:1时，可获得最大的热灵敏度。
电阻率表示热双金属片抵抗电流通过时的特性参数，按电阻率大小， 热双金属片分为高、中、低电阻率类型。弹性模量是计算热双金属元件 的推力、力矩、内应力的必要参数。线性温度范围是热双金属片弯曲位 移量与温度成线性关系的温度范围。在此温度范围内，热双金属片具有 最大的热敏感性。这个温度范围的大小主要取决于组成热双金属片的金 属材料的膨胀特性和居里温度Tc。
14
(1) 4J36合金
1) 4J36合金的性能 4J36合金在230℃以下，到-253℃，都具有
极低的膨胀系数，称为因瓦合金。合金具有良好的力学性能和一定的耐 蚀性，居里温度约230℃。常温下，合金为奥氏体组织，高于此温度成为 非磁性，膨胀系数增大。合金的膨胀系数见表2。
温度范围/℃ -196~20
2) 4J36合金的应用 4J36合金主要用于制造尺寸恒定，不随气温
表1 一些低膨胀系数的合金
α /(10－6 ℃-1) ≤1.8 ≤1.0 ≤1.0 ≤1.5 ≤2.0 -30 0.0
0.5
1.5 约0.0
TC或TN /℃ 232 230 117 80 340
300
约50 (TN)
备注 因瓦合金 超因瓦合金 不锈因瓦合金 易切削低膨胀合金 高温低膨胀合金(20~300℃) 铁-铂合金 铁-钯合金
8
图3是热双金属片随温变化的示意图。在
室温时的状态，是平直的图3a；加热时，它
将变成图3b的形状，这是由于组成热双金属
片的两层材料具有不同的热膨胀系数，具有
高膨胀系数的主动层，受热时伸长较大，而
具有低膨胀系数的被动层伸长较小，由于两