4j42铁镍合金热膨胀系数

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4J42概述

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。该合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。

IC10 单晶合金与 GH3039 高温合金的连接难点
在IC10单晶合金与GH3039高温合金的TLP扩散焊过程中， 焊缝中心是接头最晚
结晶的部位， 由于IC10单晶合金与GH3039高温合金中合金元素复杂而且成分差异较大， 这将极易引起合金元素在焊缝中心大量偏析， 形成低熔点相或杂质相， 降低该处的结合强度， 使焊缝中心成为接头最薄弱的环节。
IC10单晶合金不易变形， 在热应力集中部位易产生裂纹。 研究发现， 在单晶同
种材料焊接中， 由于焊缝处材料性质的差异， 改变了应力分布， 增加了接头脆性，导致接头脆性断裂。 本课题涉及到单晶合金与异种高温合金的焊接， 两种材料在晶体结构与成分上的差异将导致接头应力分布更加不均， 更易导致接头脆性断裂。

高温合金连接研究现状
在航空工业中， 高温合金广泛用于制造涡轮发动机上的高温工作构件， 由于绝
大多数板材合金构件需要使用焊接工艺制造， 因此， 高温合金的焊接性及焊接工艺对高温合金的推广应用非常重要。 在高温合金的焊接上， 国内外主要采用以下一些焊接方法： 气体保护焊、 高能束焊、 钎焊、 固相扩散焊和TLP扩散焊等。

高温合金的气体保护焊
气体保护焊主要有两种： 钨极氩弧焊和熔化极惰性气体保护焊。 钨极氩弧焊电
弧稳定， 还能够自动清除工件表面氧化膜； 熔化极惰性气体保护焊操作方便， 生产效率高。 但是气体保护焊的使用容易受到接头形式的限制， 而且由于焊接速度较低， 热输入量较大， 容易导致焊接接头性能较差。

对GH3039进行了 氩弧焊研究， 图1-2为分别为5mm和12mm焊板焊缝及
热影响区金相照片。 结果发现GH3039焊接时的焊道层数对焊缝及其热影响区的综合性能具有很大影响， 母材越厚导致热输入量也就越大， 接头的综合性能也就越难以得到保证。 因此， 高温合金的氩弧焊焊接结构不适用于特别重要的零部件。

4J42工艺性能与要求

4J42成形性能 该合金很容易进行冷、热加工。热加工温度不宜过高，加热时间不宜过长，应避免在含硫的气氛中加热。当带材冷应变率大于75%时，退火后会引起塑性各向异性。冷应变率在10%～15%，加热到950～1050℃时（在钎焊过程中不可避免）晶粒显著长大，致使合金塑性降低，对于薄的截面还可能丧失金属的真空气密性。因此成品应变率应控制在60%左右。

4J42焊接性能 该合金具有良好的焊接性能，可钎焊和点焊。该合金与软玻璃等材料封接前应进行预氧化处理。

4J42零件热处理工艺 热处理可分为：消除应力退火、中间退火及预氧化处理。

(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：430～540℃，保温1～2h,炉冷或空冷。

(2)中间退火 为消除合金在冷轧、冷拔、冷冲压过程中引起的加工硬化现象，以利于继续加工。工件需在真空或保护气氛中，加热到700～800℃，保温30～60min，然后炉冷、空冷或水淬。

(3)预氧化处理 该组合金作封接材料使用时，在封接前应进行预氧化处理。使合金表面生成一层厚度均匀、致密的氧化膜。零件在1100℃下，在饱和湿氢中，加热30min，然后在大约800℃的空气中氧化5～10min。零件的增重在0.1～0.3mg/cm2为适宜。

该合金不能用热处理硬化。

4J42表面处理工艺 在热处理、焊接或玻封之前，必须清除金属表面污物、油脂。氧化层严重时可采用喷砂或先在熔融碱液中浸泡，然后再酸洗。轻微氧化皮可用25%盐酸溶液在70℃下酸洗。

4J42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。磨削性能良好。