鐵鎳合金4J29材料性能與膨脹系

4J29

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隨著空間對地觀測、深空探測對高分辨率探測精度等要求的不斷提高，光電系統采用低溫環境工作是有效途徑，這給系統的集成提出了更高的要求。在低溫集成系統的優化設計中，計算機仿真需要精確的材料熱物性、機械性能等數據。但隨著新材料的研發及應用，實際應用的新型材料在低溫區數據缺乏。4J29可伐合金( 又稱 Kovar 合金) 具有特殊的膨脹特性，其與硅硼硬玻璃材料在加熱及冷卻過程中具有相近的膨脹系數和熱脹冷縮速率，因此能夠實現與玻璃的牢固匹配封接，可用于真空密封，是目前航天紅外低溫光電系統中的常用材料。同時，4J29 可伐合金在液氮溫區以上具有良好的低溫組織穩定性，并且具有優異的加工、焊接及電鍍性能，是航天低溫系統應用中電連接器的常用材料。

Scott 于 20 世紀 30 年代研究出 4J29 可伐合金。4J29 可伐合金的膨脹系數與硅硼硬玻璃較為接近，硅硼硬玻璃能夠很好地浸潤 4J29 合金表面的氧化膜，這可以*證封裝器件的密封性。該合金的出現很快取代了難熔金屬鎢、鉬等，并被廣泛用于飛機、航天器上的真空儀表器件的密封結構材料。硬玻璃作為半導體晶體管封裝的材料，其大量使用使 4J29 合金被廣泛應用于晶體管、集成電路等器件制造業。

4J29（執行標準GB/T 15018-1994 YB/T 5231-1993）

4J29化學成分

精密合金4J29熱物性能

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4J29 可伐合金在低溫區與常溫區具有不同的熱物性，其熱物性的改變對系統設計具有一定的影響，這一點已引起了研究人員的重視。本文用“穩態縱向熱流法”測試了 4J29 可伐合金在 77—300 K 溫區的熱導率值，用“穩態法”測試了 4J29 可伐合金在77—300 K 溫區的比熱容，用彈性模量試驗機測試了77—300 K 溫區的彈性模量系數，得到了 4J29 可伐合金在液氮至室溫區工程需要的熱物性參數及機械性能參數。熱物性測試表明，4J29 可伐合金的比熱容和熱導率隨溫度的降低而降低，77 K 溫區測量值均比常溫區測量值小3 倍以上。力學彈性模量測試中，彈性模量值隨溫度的降低變化不大，大小趨勢出現隨機性。通過利用 TC4 鈦合金作標準參考材料對比及誤差分析，證明測量誤差在可接受范圍以內，可以作為工程系統應用設計者的引用參考數據。