4J33 是一种可伐合金(Kovar Alloy),属于铁镍钴系低膨胀合金,因具有与硬玻璃(如硼硅玻璃)接近的线膨胀系数,能实现与玻璃的气密封接,广泛应用于电子、真空器件等领域。以下从成分、性能、应用等方面详细介绍:
4J33 的成分以铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)为基础,典型成分如下(按质量分数,参考 GB/T 15018-2018 等标准):
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镍(Ni):29.5%~30.5%
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钴(Co):16.5%~17.5%
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铁(Fe):余量
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杂质元素(控制上限):碳(C)≤0.03%,锰(Mn)≤0.5%,硅(Si)≤0.3%,磷(P)≤0.02%,硫(S)≤0.02%
(不同生产批次或用途可能略有微调,需以具体技术文件为准)
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线膨胀系数(核心特性)
可伐合金的核心优势是与玻璃匹配的热膨胀性能,4J33 的线膨胀系数如下(退火态):
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20~300℃:(4.5~5.5)×10??/℃
这一范围与硼硅硬玻璃(如 Pyrex 玻璃,膨胀系数约 3.2~5.0×10??/℃)接近,因此能在温度变化时与玻璃保持同步伸缩,避免因应力导致密封失效。
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力学性能
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抗拉强度:≥490MPa(退火态),冷加工后可提升至 700MPa 以上。
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延伸率:≥30%(退火态),塑性良好,便于冲压、轧制、焊接等加工。
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硬度:≤150HB(退火态),冷加工后硬度增加(如冷轧态可达 200HB 以上)。
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加工性能
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可进行冷轧、热轧、冲压、切削、焊接等加工,适合制作复杂形状的密封结构(如电极引线、管壳)。
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焊接可采用氩弧焊、电阻焊等,焊接后需退火消除应力,避免影响膨胀性能。
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切削时因材料韧性较高,需使用高速钢或硬质合金刀具,减少粘刀现象。
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其他性能
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密度:约 8.1g/cm3
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电阻率:约 0.48μΩ?m,具有一定导电性,适合作为电极引线。
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耐腐蚀性:在干燥空气或中性环境中稳定性较好,但在潮湿或腐蚀性环境中需表面处理(如镀金、镀镍)。
4J33 的核心价值是与玻璃的气密封接能力,主要用于需要真空或气密性的电子器件:
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真空电子器件:如真空二极管、三极管、摄像管、显像管的电极引线,与玻璃外壳实现密封,防止漏气。
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电真空封装:传感器、激光管、微波管的管壳或引线,确保内部真空环境稳定。
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光学与电子元件:光纤连接器、石英玻璃封装的电子元件,实现金属与玻璃的可靠连接。
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航空航天:航天器中的真空密封部件,适应极端温度变化下的密封可靠性。
常见可伐合金包括 4J29、4J33、4J34 等,核心差异在于线膨胀系数,以匹配不同类型的玻璃:
牌号
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主要成分(Ni/Co/Fe)
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20~300℃线膨胀系数(×10??/℃)
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匹配玻璃类型
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4J29
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28.5%/17%/ 余量
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4.7~5.2
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硼硅硬玻璃(如 Pyrex)
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4J33
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30%/17%/ 余量
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4.5~5.5
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高硅玻璃(膨胀系数稍高)
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4J34
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29%/18%/ 余量
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5.0~5.6
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中等膨胀系数玻璃
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4J33 与 4J29 性能接近,但膨胀系数范围略宽,更适合与部分高硅玻璃匹配,应用场景有一定重叠,具体需根据玻璃类型选型。
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热处理影响:退火(如 800~900℃,氢气或真空保护)可消除加工应力,稳定膨胀系数,是保证密封性能的关键工序。
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密封工艺:与玻璃封接时需控制温度(通常 800~1000℃),确保两者充分润湿并形成牢固结合,避免气泡或缝隙。
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环境限制:长期处于高温(>400℃)或腐蚀环境中可能导致性能下降,需结合防护措施使用。
总之,4J33 作为可伐合金的一种,凭借与特定玻璃匹配的热膨胀性能,在气密封接领域不可替代,选型时需重点关注膨胀系数与玻璃的匹配性,以及加工后的热处理工艺。
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