4J33是结合我国的陶瓷特点研制的陶瓷封接合金。合金在-60℃～600℃温度范围内具有与95%Al2O3陶瓷相近的线膨胀系数。主要用于和陶瓷进行匹配封接，是电真空工业中重要的封接结构材料。

4J33相近牌号 见表1-1。

1.5 4J33热处理制度 标准规定的膨胀系数及低温组织稳定性的性能检验试样，在保护气氛或真空中加热到900℃±20℃,保温1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉。

4J33合金物理性能

蓝宝石 /4J33 合金钎焊接头残余应力的数值模拟分析

数值模拟理论 有限元法是一种基于变分法发展起来的求解微分方程的数值计算方法，以计算机为手段，采用分片 近似，进而逼近整体的研究思想求解物理问题［6］．

钎焊冷却温度随时间不断变化，是一个瞬态传 热过程［7］． 温度场随时间进行发生变化，通过分析 整个钎焊冷却过程中瞬态应力及应变的过程，进而 得到整个接头的残余应力分布及构成． 采用热弹塑 性模型，考虑材料、温度的非线性对热物理性能影 响，采用列维－密塞斯理论( Levy-Mises) —将分解的 载荷增量逐步加载到模型上，利用虚功原理即

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v> 式中: Δσ y 是节点位移表示的应力; D 是平面应 力问题物理方程中的弹性矩阵; C 是温度矩阵; Δ Τ 是温度单元的变化量，并作如下假设

考虑钎料层弹塑性变形对接头应力的影响，忽略熔池内部化学反应．

材料屈服服从米塞斯( Vonmises) 准则，等 效应力为

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v> 试验采用线膨胀系数与 Sapphire 相匹配的 4J33 合金作为应力缓解的过渡材料，接头两侧用 95% Al2O3抗拉件与 4J33 焊接以测试其强度． 表 1 为采 用深圳瑞格尔拉伸试验机测试 4J33 高温力学性能 参数，其余有限元计算中所采用的材料性能参数参 考文献

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v> 温度场分析 文中采用均布温度模型，利用 ANSYS 后处理功 能，接头冷却至初始阶段温度 780 ℃时，接头各节点 温度相同，如图 2所示． 接头冷至室温温度场云图如 图 3 所示

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由图3 可以看出，Sapphire 内部与外界发生热交 换散热，温度较低． 室温下导热系数为 21 W/m·K， 相对较小，所以 Sapphire 靠近焊缝层区域冷却相对缓 慢，温度相对较高． 温度云图上的等温线呈现出以中 间焊缝层为中心的轴对称图形，温度从对称轴依次向 两边递减．

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