[发明专利]含Cr高强度定膨胀合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料，特别涉及一种含Cr高强度定膨胀合金。

背景技术

定膨胀合金的主要特点是在一定的温度范围内，具有与玻璃或陶瓷等被封接材料相接近的膨胀系数，从而可以达到匹配(或非匹配)封接的效果。因此，也可以称为封接合金。它广泛地应用于电子管、晶体管和集成电路中作引线和结构材料。所谓匹配封接是指在封接温度至室温范围内，合金与被封接材料的膨胀系数之差异小于10％，若两者的膨胀系数差异过大，容易产生大的内应力，导致“炸裂”漏气。

目前定膨胀合金主要合金牌号有：

1.Fe-Ni系定膨胀合金

典型牌号有：4J42合金。该合金含Ni42％，余Fe，是封接合金中用了最大的一种合金。在不同温度范围内，其平均线膨胀系数为(5～10)×10^-6/℃。

2.Fe-Ni-Co系定膨胀合金

典型牌号有：4J29合金。该合金含Ni 29％，Co17％，余Fe。该合金在较宽的温度范围(-80～450℃)内膨胀系数与硬玻璃的膨胀系数接近。其典型平均线膨胀系数为(4～6)×10^-6/℃。

3.Fe-Cr系定膨胀合金

典型牌号有：4J28合金。该合金含Ni28％，余Fe。其典型平均线膨胀系数为10×10^-6/℃。

4.Fe-Ni-Cr系定膨胀合金

典型牌号有：4J6、4J47、4J48、4J49合金。该系列合金含Ni41-48％，余Fe。其典型平均线膨胀系数为(8～10)×10^-6/℃。

总体上讲，目前的定膨胀合金，在使用温度范围内，典型的平均线膨胀系数为(4～10)×10^-6/℃。

随着高精度、高性能要求的精密设备的研制，需要一种平均线膨胀系数α_20-5℃、α_20-100℃和α_20-200℃均在(1.9～3.0)×10^-6/℃范围内的新型极窄范围的定膨胀合金。同时该合金必须满足高的力学性能要求：室温屈服强度R_p0.2≥280MPa，动态法弹性模量E≥140GPa。

目前还没有满足上述性能的合金。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种平均线膨胀系数α_20-50℃、α_20-100℃和α_20-200℃均在(1.9～3.0)×10^-6/℃范围内的定膨胀合金，该合金具有高的室温机械强度和动态法弹性模量，应用于有特殊要求的精密仪器设备及有此要求的其他精密仪器设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

含Cr高强度定膨胀合金，其各组分的重量百分含量为：C≤0.08；Si≤0.40；Mn≤1.0；S≤0.010；P≤0.010；Ni：35.0～38.0；Cr：0.8～2.5；Nb≤1.0；Co：0.5～1.5；余量为Fe。

较好的技术方案是，该合金的各组分的重量百分含量为：C：0.03；Si：0.10；Mn：0.60；S≤0.010；P≤0.010；Ni：35.0；Cr：2.5；Nb：0.8；Co：0.8；余量为Fe。

较好的技术方案是，该合金的各组分的重量百分含量为：C：0.05；Si：0.20；Mn：0.50；S≤0.010；P≤0.010；Ni：35.0；Cr：1.0；Nb：0.8；Co：1.0；余量为Fe。

本发明所述合金在Fe-Ni合金的基础上，根据合金元素对膨胀性能影响的关系，设计的以含Ni、Co、Nb等主要元素的Fe-Ni合金，通过Cr、Al等合金元素进行性能优化，成功并稳定化制备出的一种平均线膨胀系数α_20-50℃、α_20-100℃和α_20-200℃均在(1.9～3.0)×10^-6/℃范围内的新型极窄范围的定膨胀合金。

本发明所述合金适用于要求平均线膨胀系数α_20-50℃、α_20-100℃和α_20-200℃均在(1.9～3.0)×10^-6/℃范围内的精密仪器设备及有此膨胀性能要求的其他封接材料。合金交付一般为固溶退火态，使用态为零件稳定化处理态。

1.合金的化学成分