Beschreibung

Die 4J24-Kovar-Legierung ist eine Präzisionslegierung auf Eisen-Nickel-Kobalt--Basis mit fester Wärmeausdehnung. Seine Haupteigenschaft liegt im Besitz eines linearen Ausdehnungskoeffizienten (ungefähr 4,6–5,2 × 10⁻⁶/Grad), der mit dem von Hartglas im Temperaturbereich von 20–450 Grad vergleichbar ist und eine hoch-hermetische Abdichtung ermöglicht. Die Standardbezeichnung für diese Legierung ist 4J24 und gehört zur Familie der Legierungen mit kontrollierter Wärmeausdehnung. Es findet hauptsächlich Anwendung in Elektro--Vakuumkomponenten, Präzisionsinstrumenten und Halbleiterverpackungen. Für tiefkryogene Anwendungen wurden zusätzliche Anforderungen an die mikrostrukturelle Stabilität bei -196 Grad eingeführt, um Volumenausdehnungsfehler zu verhindern, die durch die Phasenumwandlung von Austenit-zu Martensit verursacht werden.

GRades

Internationale Standards
ASTM	GB	DE	LÄRM	JIS
UNS K94610	GB/T 15018-1994	Nilo K	1.3981	KV-1
	4J42

Chemische Zusammensetzung

Chemische Zusammensetzung Massenprozent MAX, sofern nicht anders angegeben

Element	Min. %	Max%
C	-	0.03
Si	-	0.30
Mn	-	0.50
P	-	0.02
S	-	0.02
Co	16.8	17.8
Ni	28.5	29.5
Fe	Bal	Bal

Legierungsdetails

1. Wärmeausdehnungskompatibilität

Im Bereich von 20–450 Grad beträgt sein linearer Ausdehnungskoeffizient (4,6–5,2) × 10⁻⁶/Grad und weist eine hohe Kompatibilität mit Borosilikat-Hartglas (z. B. Pyrex) und Keramik aus 95 % Aluminiumoxid auf. Dies gewährleistet spannungsfreie Klebeschnittstellen ohne Rissbildung.

2.Mechanische und physikalische Eigenschaften

Festigkeit und Duktilität:

Zugfestigkeit größer oder gleich 530 MPa im geglühten Zustand, Dehnung größer oder gleich 30 %.
Die kaltgewalzte Festigkeit erreicht 800 MPa, die Duktilität verringert sich jedoch auf mehr als oder gleich 5 %.

Dichte und Schmelzpunkt:

Dichte 8,17 g/cm³, Schmelzpunkt ca. 1450 Grad.
Elektrische und thermische Leitfähigkeit: Spezifischer Widerstand 46 μΩ·cm, Wärmeleitfähigkeit 21,4–26,8 W/(m·K) (100–400 Grad).

3. Strukturelle Stabilität

Curie-Punkt 430 Grad; behält unterhalb dieser Temperatur geringe Ausdehnungseigenschaften bei. Spurenelemente (z. B. P, S kleiner oder gleich 0,020 %) erfordern eine strenge Kontrolle, um ein Versagen der Volumenexpansion aufgrund von Phasenübergängen zu verhindern.

Verarbeitungsphase	Wettbewerbsvorteil	Anwendungsfall
Kalt-gewalztes Formen	Oberfläche frei von Orangenhautfehlern, wenn die Reduktionsrate in einem Durchgang weniger als oder gleich 15 % beträgt, Dickentoleranz bei dünnen Blechen (0,1–2 mm) ±0,01 mm	Abdeckplatte für optische Kommunikation zum Gehäuse
Versiegelnde Vorbehandlung	800°C pre-oxidation forms Fe-Co-Ni composite oxide film with glass interface bond strength >120 MPa	Röntgenröhrenglas-zu-Metallversiegelung
Schweißverträglichkeit	Die Hitze des Laserschweißens-beeinflusste die Zonenbreite<0.2mm; post-weld 540°C annealing eliminates microcracks	Hermetische Abdichtung von Luft- und Raumfahrtsensoren

AAnwendung

Elektronikindustrie

Versiegelung und Einkapselung mit Hartglas oder Keramik für Transistoren, Leiterrahmen für integrierte Schaltkreise, Relaisgehäuse usw. zur Gewährleistung einer hohen hermetischen Integrität (z. B. Hochfrequenz-Leistungstransistoren, Röntgenröhrensockel).

Präzisionsinstrumentierung

Herstellung formstabiler Komponenten wie Präzisionswaagen, Uhrenkompensationsteilen und Mikrowellenwellenleitern.

Kryotechnik

Versiegelte Strukturen für Lagertanks für flüssigen Sauerstoff/Wasserstoff, Transferpipelines und Geräte zur Erkundung des Weltraums mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu -196 Grad (erfordern eine spezielle Verarbeitung).

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