4J29合金金相组织和力学性能的研究

2015-03-05李文阳韩继先

机电元件 2015年4期

吴琴，李文阳，韩继先，崔清

(1.沈阳兴华航空电器有限责任公司，沈阳，110114;2.驻一一七厂军事代表室，沈阳，110144)

1 引言

4J29合金，又称可伐合金，该合金在20－450℃具有与硅硼玻璃相近的膨胀系数，经常被用作电连接器中的玻璃封接材料［1］。针对工厂在生产中反映的不同状态的4J29合金经过热处理后机加难易程度不一致的问题，本文研究了不同状态的4J29合金经过相同热处理工艺后的显微组织及力学性能的变化，得出不同状态的4J29合金经过相同的热处理工艺后金相组织和力学性能差异不大，排除了因原材料状态不同导致热处理后机加难易程度不同的见解，为其后期生产和使用提供了可靠的依据。

2 试验方法及内容

2.1 试样要求及处理条件

本实验选用的试样为4J29线材，符合《YB/T定膨胀封接铁镍钴合金标准》，编号、尺寸及硬度如下表1所示。将不同硬度、不同尺寸的4J29线材在920℃、真空状态下保温1小时［2］，处理后的合金进行以下试验。

表1 4J29合金的尺寸及状态

2.2 试验仪器

本实验用到的实验仪器:OLYMPDS GX51金相显微镜、金相抛光机、gotech Al－7000LA10拉伸机、显微硬度计。

2.3 试验内容

2.3.1 金相组织观察

首先对试样进行镶嵌，取大小适宜的试样进行镶嵌，然后进行金相制备，金相制备过程:用砂纸进行打磨，从粗砂纸到细砂纸逐级打磨;用三氧化二铬进行抛光;用Marbel腐蚀液进行腐蚀，腐蚀完用酒精擦拭，风筒吹干;用光学显微镜观察制备好的试样。

2.3.2 力学性能

拉伸实验:1#～3#合金各取3根进行拉伸试验。

硬度实验:用显微硬度计对试样进行硬度测试。

3 试验结果与分析

3.1 金相组织

习惯上，把平行于加工方向的截面称为纵向截面。纵向截面主要用以观察分析:

(1)晶粒的变形程度，鉴定退火后再结晶情况和晶粒度评定。

(2)镀层的结合情况，局部缺陷的分析等。

(3)观察非金属夹杂物形态及加工后的分布情况，并作定性分析、定量(大小，数量)和分类评级。

如下图1～3所示的是1#～3#合金热处理前后的金相图片，从图中可得知本研究中的4J29合金始终是单相奥氏体，不存在相变的过程。图1所示的是1#合金热处理前后的金相组织，(a)中奥氏体晶粒非常细小，均匀，细小的夹杂均匀的分布在晶粒中，(b)中奥氏体晶粒明显长大，晶粒内部出现孪生组织;图2所示的是2#合金热处理前后的金相组织，(c)中奥氏体晶粒比较细小，有少量的夹杂，(d)中奥氏体晶粒长大，晶粒内部有孪生组织;图3所示的是3#合金热处理前后的金相组织，(e)中奥氏体晶粒分布不均匀，晶粒大小不一，有少量的夹杂，(f)中奥氏体晶粒长大并出现孪生组织。对比图(a)、(c)、(e)可知1#合金热处理前的晶粒比2#和3#的晶粒细小，均匀。对比图(b)、(d)、(f)可知1#～3#合金热处理后的晶粒大小差别不大，晶粒分布基本相同。

图11 #合金纵向组织:(a)热处理前 (b)热处理后

图22 #合金纵向组织:(c)热处理前 (d)热处理后

图33 #合金纵向组织:(e)热处理前 (f)热处理后

3.2 力学性能

表2列出了1#～3#合金热处理前后的力学性能。从表2可知，1#合金热处理前的抗拉强度是729MPa，2#合金热处理前的抗拉强度是585MPa，3#合金热处理前的抗拉强度是608MPa。由以上数据可知，热处理前，2#和3#合金的抗拉强度接近，均低于1#合金;热处理后，1#～3#合金的抗拉强度均下降，均降至500MPa左右。1#合金热处理前的维氏硬度是230，2#合金热处理前的维氏硬度是180，3#合金热处理前的维氏硬度是185。由以上数据可知，热处理前，2#和3#合金的硬度接近，均低于1#合金;热处理后，1#～3#合金的硬度均下降，均降至150左右。以上数据表示，热处理后，1#～3#合金的抗拉强度和硬度相差不大;热处理后，1#～3#合金的力学性能相近。