4J34简介；

4J34是一种镍铁合金，也被称为Invar 36合金。它具有极低的热膨胀系数，可以在温度变化较大的环境中保持几乎不变的尺寸稳定性，是高精度仪器、光学器件、天线、卫星等领域的重要材料。

一、4J34精密合金概述：

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。

1、4J34材料牌号：4J34。

2、4J34相近牌号：见表1-1。

3、4J34材料的技术标准：

4、4J34化学成分： 见表1-2。

在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍、钴含量偏离表1-2规定范围。

5、4J34热处理制度：标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样，在保护气氛或真空中加热到900℃±20℃,保温1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。

6、4J34品种规格与供应状态：品种有丝、管、板、带和棒材。

7、4J34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。

8、4J34应用概况与特殊要求：该合金经航空工厂长期使用，性能稳定。主要用于电真空元件与Al2O3陶瓷封接。制造大型电子管和磁控管的电极、引出盘和引出线。在使用中应使选用的陶瓷与合金的膨胀系数相匹配。当选用合金时，应根据使用温度严格检验低温组织稳定性。在加工过程中应进行适当的热处理，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。当使用锻材时应严格检验其气密性。

二、4J34物理及化学性能：

1、4J34热性能：

(1)、4J34熔化温度范围：该合金溶化温度约为1450℃

(2)、4J34热导率：

(3)、4J34线膨胀系数：标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-1。

该合金的平均线膨胀系数见表2-2。4J34合金的膨胀曲线见图2-1。

2、4J34密度：ρ=8.29g/cm3

3、4J34电性能：

(1)、4J34电阻率： ρ=0.45μΩ·m

(2)、4J34电阻温度系数：

4、4J34磁性能：

(1)、4J34居里点：Tc=470℃

(2)、4J34合金的磁性能：见表2-6。

在4000A/m下，剩余磁感应强度Br=0.89T,矫顽力Hc=83.2A/m

5、4J34化学性能：该合金在大气、淡水和海水中具有较好的耐腐蚀性。

三、4J34力学性能：

1、4J34技术标准规定的性能：

(1)、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。

(1)、4J34抗拉强度：丝材和带材的抗拉强度应符合表3-2的规定。

2、4J34室温及各种温度下的力学性能：

(1)、4J34硬度：合金带材（退火态）硬度见表3-3。

(2)、4J34拉伸性能：合金（退火态）在室温的拉伸性能见表3-3。

3、4J34持久和蠕变性能：

4、4J34疲劳性能 ：

5、4J34弹性性能： 弹性模量E=142GPa。

四、4J34组织结构：

1、4J34相变温度：4J34合金 γ→α相变温度在-80℃以下。

2、4J34时间-温度-组织转变曲线：

3、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]。

4、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。

五、4J34工艺性能与要求：

1、4J34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。当最终应变率为60%～65%，晶粒度7～8.5级时，其塑性各向异性最小。

2、4J34焊接性能：该合金可采用钎焊、熔焊、电阻焊等方法与铜、钢、镍等金属焊接。当合金中锆含量大于0.06%时，将影响板材的氩弧焊焊接质量，甚至使焊缝开裂。

该合金的零件在与陶瓷封接前，应进行退火、清洗、镀镍，然后与金属化后再镀镍的陶瓷件用银焊封接。

3、4J34零件热处理工艺：热处理可分为：消除应力退火、中间退火。

(1)、消除应力退火：为消除零件在机械加工后的残存应力，要进行消除应力退火：470～540℃，保温1～2h，炉冷或空冷。

(2)、中间退火：为消除合金在冷轧、冷拔、冷冲压过程引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件需在干氢、分解氨或真空中加热到750～900℃，保温15min～1h，然后炉冷、空冷或水淬。

该合金不能用热处理硬化。

4、4J34表面处理工艺：表面处理可用喷砂、抛光、酸洗。该合金具有良好的电镀性能，表面能镀金、银、镍、铬等金属。

5、4J34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。

金α /(10－6 ℃-1)TC或TN /℃备注Fe-36Ni≤1.8232因瓦合金Fe-32Ni-4Co≤1.0230超因瓦合金Fe-52Co-11Cr≤1.0117不锈因瓦合金Fe-36Ni-0.2Se≤1.5-易切削低膨胀合金Fe-33Ni-7.5Co≤2.0-高温低膨胀合金(20~300℃)Fe-25Pt-3080铁-铂合金Fe-35Pd0.0340铁-钯合金Fe-(28~32)Ni-(5.5~10)Pd0.5300铁-镍-钯合金(20~200℃)Pd-35.5Mn1.5-锰-钯合金Fe-94Cr-0.5Mn约0.0约50 (TN)无磁因瓦合金

低膨胀合金大都应用于在一定的环境温度要求尺寸近似恒定的元器件中。主要有：(1)精密仪器仪表，光学仪器中的元件，如精密天平的臂，标准件的摆杆，摆轮，钟表的外补偿等；(2)长度标尺。大地测量基线尺；(3)各种谐振腔，微波通讯的波导管，标准频率发生器等；(4)标准电容器的叶片和支承杆等；(5)液态天然气，液态氢，液态氧等的储蓄罐和运输管道；(6)热双金属片的被动层；(7)高分辨率阴极射线管(显象管)中的阴罩；(8)宇航工业复合材料零件的模子；(9)用于人造卫星，激光，环形激光陀螺仪及其他先进的高科技产品[1]。